EP1321556A2 - Method and device for regulating the work-transporting means in a sewing or embroidery machine - Google Patents

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EP1321556A2
EP1321556A2 EP02405896A EP02405896A EP1321556A2 EP 1321556 A2 EP1321556 A2 EP 1321556A2 EP 02405896 A EP02405896 A EP 02405896A EP 02405896 A EP02405896 A EP 02405896A EP 1321556 A2 EP1321556 A2 EP 1321556A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sewing
sensor
actual
step size
feed
Prior art date
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Granted
Application number
EP02405896A
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German (de)
French (fr)
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EP1321556A3 (en
EP1321556B1 (en
Inventor
Manfred Schweizer
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Fritz Gegauf AG
Original Assignee
Fritz Gegauf AG
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Publication date
Application filed by Fritz Gegauf AG filed Critical Fritz Gegauf AG
Publication of EP1321556A2 publication Critical patent/EP1321556A2/en
Publication of EP1321556A3 publication Critical patent/EP1321556A3/en
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Publication of EP1321556B1 publication Critical patent/EP1321556B1/en
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B27/00—Work-feeding means
    • D05B27/10—Work-feeding means with rotary circular feed members
    • D05B27/14—Work-feeding means with rotary circular feed members rotating discontinuously
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B19/00—Programme-controlled sewing machines
    • D05B19/02—Sewing machines having electronic memory or microprocessor control unit
    • D05B19/12—Sewing machines having electronic memory or microprocessor control unit characterised by control of operation of machine
    • D05B19/16—Control of workpiece movement, e.g. modulation of travel of feed dog
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B27/00—Work-feeding means
    • D05B27/22—Work-feeding means with means for setting length of stitch

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the Fabric transport with a sewing or embroidery machine according to the features of claim 1, and a Device for performing the method according to Claim 6.
  • Sewing material or fabric After the execution of a Sewing stitch through a fabric feed device.
  • Mass transport devices are below, for example a slider arranged on a stitch plate or drivable embroidery hoop.
  • Knobs can have one or more horizontal bars, which are sawtooth-shaped on their side facing the material.
  • the fabric pusher After each sewing stitch has been carried out, ie after the sewing needle is no longer in contact with the sewing material, the fabric pusher carries out one or more cyclical movements, whereby the sewing material is transported in the sewing direction by one or more increments.
  • the fabric pusher is raised so far that the bars reach through slot-shaped openings in the needle plate and come into contact with the sewing material.
  • the sewing material is pressed by a presser foot against the needle plate or against the bars reaching through the needle plate.
  • the fabric pusher then carries out a pushing movement in the sewing direction, whereby the sewing material is transported by one step in the sewing direction.
  • the fabric pusher lowers again so that the bars no longer protrude beyond the stitch plate and returns to its original position.
  • the individual partial movements can be combined to form a continuous sequence of movements.
  • the sewing direction can be reversed by reversing the movement sequence described, so that the new sewing direction runs counter to the original sewing direction.
  • Sewing machine models are also known in which the fabric pusher can carry out transport movements vertically to the sewing direction in an analogous manner in addition to the sewing direction, so that the fabric or the sewing material can be displaced in two dimensions or in a sewing plane predetermined by the surface of the stitch plate.
  • Such sewing machines can be used to embroider small patterns.
  • an embroidery hoop can be used to embroider patterns.
  • an embroidery frame which can be driven by two stepper motors, for example, is used to move the sewing material in the vicinity plane, the fabric or the sewing material being clamped in this embroidery frame. After a sewing stitch has been carried out, the embroidery hoop is moved by means of the two stepper motors in such a way that the new puncture point comes to rest under the sewing needle.
  • the embroidery hoop is moved by means of the two stepper motors in such a way that the new puncture point comes to rest under the sewing needle.
  • specified stitch widths and directions are adhered to in the vicinity.
  • the actual stitch widths and directions can deviate from the values set on the machine or calculated by the machine control. The actual material feed in one or two directions for the individual transport steps or cycles does not correspond to the required standard values.
  • Deviations of the actual actual stitch widths or actual feed widths from the respective nominal stitch widths or nominal feed widths of the fabric transport device can, for example, depend on the sewing machine model or on the properties of the sewing material or fabric or on the effects of force on the sewing material when sewing or embroidering depend.
  • the slip dependent on the material to be sewn during the transport process or different transport properties during the forward and backward transport of the material to be sewn are important.
  • Deviations of the actual values from the target values can also occur when using the embroidery hoop, for example if the fabric warps within the embroidery hoop.
  • From DE-C2-3525028 is a sewing machine with a Device for measuring and regulating the feed size known.
  • the third embodiment there are two spaced from each other, with vertical to Sewing direction aligned CCD sensors and one each Light source equipped line cameras arranged.
  • the sewing direction of the front line camera is at the beginning of the Sewing process switched on and generated a digitized Current image line of a surface section of the Sewing material. Once this surface section due to the Feed speed above the rear one in the sewing direction Line camera should lie, this is switched on and scans the surface of the material until the pattern with the one previously recorded by the front line camera Pattern correlated.
  • a disadvantage of this device is in their sensitivity to vertical shifts for sewing direction and against twisting of the sewing material in the near plane.
  • the Sewing material Even the smallest changes in the location of the Sewing material can make big differences in the Lead determination of correlation values. In the further must the brightness of the light sources to the basic brightness of the material to be matched. In addition, the sewing material at least by the distance between the two line sensors be advanced until a value for the deviation of the Actual feed rate of the sewing material from the target feed rate can be determined. The Measuring and control device can only in such deviations a feed direction. In addition, the actual feed rate may be less than that Target feed rate. Both the determination of the Feed speed as well as the sewing material position are with Measurement errors.
  • actual values of feed or step sizes of a sewing material can be recorded for each sewing step or each feed cycle. If the sensor used to detect the feed or step sizes has a sufficiently high sampling rate, then actual values of the feed movement or the displacement of the sewing material can also take place during the feeding, that is to say during the execution of sewing steps or feed cycles.
  • the actual step sizes of the sewing material can be adapted to predetermined values of the target step sizes in such a way that the total value of the actual step sizes matches the total value of the target step sizes over one or more feed cycles.
  • the feed size can be regulated quickly and sensitively or slowly.
  • deviations of the actual feed from the target feed determined during the execution of a sewing step or feed cycle can already be compensated for in the same sewing step or in the subsequent sewing step or feed cycle.
  • the compensation in the following sewing step causes a relatively large difference between two successive step sizes. If the sensor used to detect the feed has a significantly higher sampling rate than the time required for the execution of the sewing step, the regulation of the feed size can even take place during the execution of this sewing step. In this case, the actual values match the target values for each sewing step within the scope of the control accuracy.
  • This variant of the regulation of the feed size is particularly important in the case of mass transport systems, which are driven independently of the main drive of the needle bar.
  • the deviation found is compensated for over several sewing steps or feed cycles, which means that on average there are only small differences between the individual stitch widths.
  • the method can be used to regulate the feed sizes during forward and / or backward movements of the sewing material in one or two dimensions of the sewing plane.
  • the sensor can detect deviations of the actual material feed in the sewing direction and in a transverse direction that is vertical to the sewing direction. When sewing in the sewing direction, deviations in the sewing direction and / or in the transverse direction detected by the sensor can be compensated for by influencing the feed sizes in the sewing direction and / or transverse direction. The same applies to transverse sewing processes.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are suitable for controlling cyclically operating feed means coupled to the main drive for the needle bar.
  • the method and the device can also be used to regulate the mass transport in the sewing direction and / or transverse direction with independent drives that are not coupled to the main drive.
  • Such drives can be, for example, the stepper motors of an embroidery frame or electromotive roller drives.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an inventive household sewing machine, or sewing machine 1 for short, with a machine housing, or housing 3 for short, which includes a forearm 5, a stand 7 and an upper arm 9 with a head part 11.
  • the housing 3 is partially cut open in FIG. 1, so that a machine control or control 13 is partially visible inside.
  • a needle bar 15 which can be driven by a drive (not shown in FIG. 1) for receiving and moving a sewing needle, also called a needle 17, projects downward from the head part 11. Below the head part 11, an opening or a shaft 19 on the top of the forearm 5 is covered by a needle plate 21.
  • the upper sides of the throat plate 21 and the forearm 5 are arranged flush with one another and define a plane of proximity N lying approximately vertically to the needle bar 15.
  • the throat plate 21 comprises a slit-shaped needle insertion opening 23 below the needle bar 23. On both sides of this there is an elongated, approximately rectangular fabric slide opening 25 in each Throat plate 21 inserted. The three openings are not connected and have approximately the shape of the capital letter "H".
  • the two material slide openings 25 define a sewing direction y with their longitudinal extension.
  • the longitudinal extent of the needle insertion opening 23 extends in a transverse direction x which is vertical to the sewing direction y.
  • An at least partially arranged in the shaft 19 fabric transport device 27 for the gradual transport of a fabric or sewing material 28 (FIG. 7) comprises two bar-like fabric pusher 29 in the area of the fabric pusher openings 25.
  • y is immediately behind in the sewing direction a circular sensor opening 31 is inserted into the needle plate 21 of the needle insertion opening 23.
  • the sensor opening 31 could also be in front of or next to the needle insertion opening 23, but it should be arranged in the vicinity or in the area of the needle insertion opening 23 such that it is still within the range of action of the mass transport device 27.
  • a plurality of sensors 32 can also be used independently of one another or in combination with one another for this purpose.
  • the sensor opening 31 can be round or have any other shape, for example rectangular or oval.
  • the sensor or sensors 32 are designed to resolve a measurement variable in at least one spatial dimension.
  • the measurement variable is preferably an optical pattern or the optical structure of the sewing material 28.
  • a sensor 32 can, for example, in the form of a position sensor 33 as a CCD line aligned parallel to the sewing direction (y) or as a CCD matrix (50) or as a micro camera with a lens 34 (FIG. 2) and with an image processing unit for capturing and processing a one- or two-dimensional image area.
  • other spatially resolving sensors 32 can also be used, which use, for example, ultrasound, radar waves or other methods for position, position or speed detection of the sewing material 28.
  • the position sensor 33 is inserted into the shaft 19 such that a protective window 36 (FIG. 2) attached in front of the lens 34 closes the sensor opening 31 flush.
  • the sewing material 28 can optionally be pressed against the needle plate 21 and / or the protective window by a slide shoe or roller 38 (FIG. 3) in the area of the protective window 36 from the side of the head part 11.
  • the sliding shoe or roller 38 which can be pressed onto the material 28 with a slight pressure of a spring 40, can be fastened, for example, to a holding rod of a presser foot 42. In this embodiment, it can be brought into contact with the sewing material 28 together with the presser foot 42 for the sewing process and then raised again.
  • sensors 32 and / or a plurality of sensors 32 working with different technology can also be inserted into the sensor opening 31, for example motion sensors or speed sensors.
  • a pair of rollers with at least one electrically drivable first roller 46 (FIG. 5) and a second roller 48 that can be pressed against it can be used as an alternative to the fabric pusher 29, the sewing material 28 between the rollers 46, 48 is passed through.
  • the surface of the rollers 46, 48 is made, for example, of rubber or another material that has good adhesive properties with respect to textiles.
  • the pair of rollers can be arranged in the sewing direction y behind or in front of the needle insertion opening 23. Alternatively, a pair of rollers can also be arranged behind and in front of the needle insertion opening 23.
  • FIG. 6 shows the sewing machine 1 from FIG. 1 with an attached embroidery module 35.
  • the embroidery module 35 comprises an embroidery frame 37 for clamping and holding the sewing material 28 and a positioning or movement device 39 which can be driven by two stepping motors (not shown) for moving the embroidery frame 37 in or against the two directions x and y of the sewing plane N.
  • the embroidery frame 37 is attached to a frame holder 30 which is movable in the y direction along a first arm 43 of the movement device 39. This first arm 43 in turn can be moved in the x direction along a second arm 45 of the movement device 39.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the throat plate 21 in the sewing direction y in the region of the position sensor 33.
  • the protective window 36 is, for example, a scratch-resistant sapphire glass or made of a hard, transparent plastic. The depositing of dust or dirt particles is prevented by the flush fit into the sensor opening 31.
  • the lens 34 and a substrate 41 arranged below it, for example a printed circuit board, as a carrier of a two-dimensional CCD matrix 50 and a light source 52, for example an LED, are held in a sensor housing 47.
  • the position sensor 33, in particular the substrate 41 with the CCD matrix 50 and the light source 52 are connected to sensor electronics 49, which can comprise a processor with a clock rate of more than 10 MHz, for example, and can execute digital image processing algorithms.
  • FIG. 7 shows a top view of the throat plate 21 with the sewing material 28 lying thereon during the sewing process in the sewing direction y. In the example shown in FIG.
  • the stitch width or the distance between the puncture points 51 of the sewing stitches already carried out in the sewing material 28 is equal to a first actual step size ⁇ y B of the fabric feed through the fabric pushers 29 in the sewing direction y per feed cycle, since after each fabric push -Cycle a sewing stitch was carried out.
  • a first actual step size ⁇ y B of the fabric feed through the fabric pushers 29 in the sewing direction y per feed cycle since after each fabric push -Cycle a sewing stitch was carried out.
  • several fabric pushing or feed cycles can be carried out before the execution of sewing stitches, in which the actual fabric feed or the first actual step width in sewing direction y is ⁇ y B in each case.
  • the first actual step size ⁇ y B of the fabric feed in the sewing direction y is changed by the user of the sewing machine 1 or by the control 13 during the sewing process.
  • the first target step sizes ⁇ y A and the first actual step sizes ⁇ y B can take on both positive and negative values.
  • the input or specification of a default value or a first target step size ⁇ y A for the material feed in the sewing direction y is symbolically represented on the control 13 in FIG.
  • Such a default value can be made, for example, by users of the sewing machine 1 using a scale wheel or menu-controlled via a touch screen.
  • the controller 13 can also calculate such default values for first target step sizes ⁇ y A , in particular taking user inputs into account.
  • the first thrust variable ⁇ y T likewise symbolically shown in FIG.
  • the first thrust variable ⁇ y T can assume negative or positive values, depending on whether a movement backwards or forward in the sewing direction y.
  • the values of the first thrust quantity ⁇ y T and the first actual step size ⁇ y B correspond to the value of the first target step size ⁇ y A.
  • the first thrust quantity ⁇ y T is somewhat larger than the first nominal step size ⁇ y A , because a certain slippage of the sewing material 28 must be expected with each transport step. It is thereby achieved that the first actual step size ⁇ y B corresponds approximately to the value of the first target step size ⁇ y A for an average sewing material 28.
  • a value for the ratio of the first thrust size ⁇ y T to the first desired step size ⁇ y A which is optimal for an average sewing material 28, can be stored in a non-volatile memory of the control 13, with this average sewing material 28 being fed with this first thrust size when the sewing medium is advanced ⁇ y T an actual material feed is achieved by a first actual step size ⁇ y B , which corresponds to the value of the first target step size ⁇ y A.
  • the material transport device 27 is designed such that the sewing material 28 can be moved in addition to the sewing direction y in a transverse direction x lying in the vicinity plane N and oriented vertically to the sewing direction y.
  • FIG. 9 shows a top view of the throat plate 21 with the sewing material 28 lying thereon during the sewing process with feed movements in the sewing direction y and in the transverse direction x.
  • the fabric pushers 29 can also carry out a transport movement in the transverse direction x.
  • the material pushers 29 each carry out a transport or feed cycle with a second thrust size ⁇ x T in the transverse direction x on the basis of a second set step size ⁇ x A.
  • FIG. 10 shows the cyclical movement of a bar of the presser foot 29 for such a transport cycle.
  • the second thrust size ⁇ x T is longer and the dimensions of the bar are shown smaller than they actually are in relation to the stroke movement. Possible positions of the bar during a transport cycle are shown in dotted lines.
  • the sewing material 28 is moved in the transverse direction x by a second actual step size ⁇ x B.
  • ⁇ x A , ⁇ x T and ⁇ x B can take positive and negative values, which corresponds to movements in and against the transverse direction x.
  • the relative coordinates in units of the respective first actual step sizes ⁇ y B in the sewing direction y and the respective second actual step sizes ⁇ x B in the transverse direction x are given between the individual puncture points 51a-51e already carried out.
  • the associated individual feed cycles of the fabric pusher 29 in the sewing direction y and in the transverse direction x can be carried out successively one after the other. Alternatively, part of the feed cycles to be carried out between two puncture points 51 can also take place as a combined movement in the sewing direction y and transverse direction x at the same time.
  • the first thrust size ⁇ y T is minimal the value of the step size of the stepping motor acting in sewing direction y.
  • the second thrust quantity ⁇ x T minimally has the value of the step size of the stepping motor acting in the transverse direction x. If these step sizes are very small, for example less than 0.1 mm, a multiple of these step sizes can also be defined as the first thrust variable ⁇ y T or as the second thrust variable ⁇ x T and stored, for example, in a non-volatile memory of the controller 13 or the embroidery module 35.
  • the first thrust sizes ⁇ y T or the second thrust sizes ⁇ x T can also be newly defined for each sewing stitch to be carried out, for example as values of the stitch width in the sewing direction y and in the transverse direction x.
  • the actual step sizes ⁇ y B , ⁇ x B can deviate from the associated desired step sizes ⁇ y A , ⁇ x A both during the transport of the sewing material 28 by means of fabric slides 29 and during the transport using the movement device 39 of an embroidery module 35.
  • Reasons for this can be, for example, different transport properties depending on the sewing material 28, the sewing position within the sewing material 28 or the transport direction. Forces which act on the sewing material 28 during the sewing process and signs of wear on the sewing machine 1 are further possible causes for changing transport properties. As can be seen from the basic diagram in FIG.
  • the first thrust variable ⁇ y T or the second thrust variable ⁇ x T becomes dependent on the first actual step width ⁇ y B of the actual material feed in the sewing direction y or the second actual step width ⁇ x B detected by the position sensor 33 regulated in the transverse direction x.
  • a region of the sewing material 28 lying above the protective window 36 (FIG. 2) which for example has the dimensions 5 mm ⁇ 5 mm, is illuminated by the light source 52 and imaged on the CCD matrix 50 via the lens 34.
  • the sensor electronics 49 which comprises a digital image processing unit, abbreviated to IPS (Image Processing System) or DSP (Digital Signal Processor)
  • the position sensor 33 can, for example, acquire and process 1500 images per second.
  • the position sensor 33 is able to recognize the smallest structures or structure differences as well as their position in the recorded image section on the basis of intensity differences within the recorded image section. Due to the change in position of characteristic irregularities in the surface structure of the sewing material 28 and / or due to the change in position of color patterns of the sewing material 28 in immediately successive and / or temporally spaced apart image recordings, the IPS of the position sensor 33 determines relative displacements of the sewing material 28 in the sewing direction y and in the Cross direction x or the corresponding feed speeds. The resolution and accuracy of the position sensor 33 can be further improved by taking into account several image recordings with at least one common structural feature.
  • the displacements or changes in position of the sewing material 28 are summed up by the sensor electronics 49, starting from the x and y coordinates of a zero or starting value at the start of the sewing process, and as absolute x and y coordinates of the position or position values in relation to the Starting value provided as an output signal.
  • the controller 13 reads the actual feed values of the sewing material 28 determined by the IPS in the x and y directions with respect to the starting value and stores them in a memory of the controller 13
  • the feed values can also be transmitted to the controller 13 and stored during the material advancement, for example periodically at the same or changing intervals.
  • a sewing step which is characterized by two successive needle sticks, can consequently be broken down in any desired manner into individual target step sizes, for which the actual actual step sizes are then determined by the sensor 32.
  • the controller 13 calculates the associated actual material feed, that is to say the first actual step size ⁇ y B or the second actual step size ⁇ x B.
  • the zero or start value can be set again and again for each sewing step or feed cycle or a multiple thereof.
  • the value transferred from the IPS to the controller 13 is directly the first actual step size ⁇ y B or the second actual step size ⁇ x B, and the difference is omitted.
  • the controller 13 now determines the deviation of the associated first target step size ⁇ y A from the determined first actual step size ⁇ y B and stores this value as the first correction value D y .
  • the second thrust quantity ⁇ x T is regulated in an analogous manner.
  • the controller 13 can correct any deviations detected in the first thrust sizes ⁇ y T or the second thrust sizes ⁇ x T very quickly within only one feed or sewing step.
  • the individual target step sizes can be set as desired within a sewing step, so that the thrust sizes ⁇ y T , ⁇ x T can even be regulated within a single sewing step.
  • other known control algorithms for controlling the thrust quantities ⁇ y T , ⁇ x T can also be used, in which errors are compensated for and corrected over several feed or sewing steps. This makes it possible to avoid major differences between the stitch widths of two successive sewing stitches as well as unwanted feedback or oscillations of the sewing needle.
  • the thrust quantities ⁇ y T , ⁇ x T are set or controlled via stepper motors.
  • the stepping motors act directly or indirectly on an adjusting device (not shown) for setting the respective thrust sizes ⁇ y T , ⁇ x T.
  • the thrust sizes ⁇ y T , ⁇ x T of these stepper motors are directly adapted.
  • the sensor 32 can also be used for the optical recognition of the embroidery hoop if its edge is above the sensor 32. In this way, an embroidery hoop coding for recognizing different hoop types and sizes can be easily replaced.

Abstract

Traverse (27) of the fabric in the x and y directions on a sewing or embroidery machine is controlled through a fabric movement sensor (32) and arranged so that any deviations from the required movement are corrected over a number of successive sewing steps or conveying cycles. The central control unit (13) uses the sensor signals in step with the conveying cycles and carries out a summation according to a prearranged program. <??>Also claimed is the arrangement of a sensor (32) below the stitch plate (21) to provide data on fabric movement. The sensor can be a CCD matrix or miniature camera with image processing facilities. The sensor operates through a protective window (36) near the needle hole (23) and includes a light source. The fabric is held against the window by a presser foot or roller.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Regeln des Stofftransportes bei einer Näh- oder Stickmaschine gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch 6.The invention relates to a method for controlling the Fabric transport with a sewing or embroidery machine according to the features of claim 1, and a Device for performing the method according to Claim 6.

Bei Näh- oder Stickmaschinen erfolgt der Transport des Nähgutes oder Stoffes jeweils nach der Ausführung eines Nähstiches durch eine Stofftransport-Vorrichtung. Solche Stofftransport-Vorrichtungen sind beispielsweise unterhalb einer Stichplatte angeordnete Stoffschieber oder antreibbare Stickrahmen.With sewing or embroidery machines, the Sewing material or fabric after the execution of a Sewing stitch through a fabric feed device. Such Mass transport devices are below, for example a slider arranged on a stitch plate or drivable embroidery hoop.

Stoffschieber können eine oder mehrere horizontal liegende Balken aufweisen, die an ihrer dem Nähgut zugewandten Seite sägezahnförmig ausgebildet sind. Nach der Ausführung jedes Nähstiches, d.h., nachdem die Nähnadel nicht mehr in Kontakt mit dem Nähgut ist, führt der Stoffschieber eine oder mehrere zyklische Bewegungen aus, wodurch das Nähgut um eine oder mehrere Schrittweiten in Nährichtung transportiert wird. Dabei wird der Stoffschieber soweit angehoben, dass die Balken durch schlitzförmige Öffnungen in der Stichplatte hindurchgreifen und in Kontakt mit dem Nähgut gelangen. Das Nähgut wird durch einen Nähfuss gegen die Stichplatte bzw. gegen die durch die Stichplatte hindurchgreifenden Balken gepresst. Der Stoffschieber führt anschliessend eine Schiebebewegung in Nährichtung aus, wodurch das Nähgut um eine Schrittweite in Nährichtung transportiert wird. Danach senkt sich der Stoffschieber wieder, sodass die Balken nicht mehr über die Stichplatte hinausragen, und kehrt in seine ursprüngliche Position zurück. Die einzelnen Teilbewegungen können zu einem kontinuierlichen Bewegungsablauf zusammengefügt sein. Bei den meisten Nähmaschinen kann die Nährichtung durch Umkehr des beschriebenen Bewegungsablaufs umgekehrt werden, sodass die neue Nährichtung entgegen der ursprünglichen Nährichtung verläuft. Es sind auch Nähmaschinenmodelle bekannt, bei denen der Stoffschieber in analoger Weise zusätzlich zur Nährichtung auch Transportbewegungen vertikal zur Nährichtung ausführen kann, sodass der Stoff oder das Nähgut in zwei Dimensionen bzw. in einer durch die Oberfläche der Stichplatte vorgegebenen Nähebene verschiebbar ist. Derartige Nähmaschinen können zum Sticken von kleinen Mustern eingesetzt werden.
Alternativ kann zum Sticken von Mustern auch ein Stickrahmen verwendet werden. Anstelle von Stoffschiebern wird zum Bewegen des Nähgutes in der Nähebene ein beispielsweise von zwei Schrittmotoren antreibbarer Stickrahmen eingesetzt, wobei der Stoff oder das Nähgut in diesen Stickrahmen eingespannt ist. Nach der Ausführung eines Nähstiches wird der Stickrahmen mittels der beiden Schrittmotoren derart verschoben, dass die neue Einstichstelle unter die Nähnadel zu liegen kommt.
Für gewisse Nähvorgänge und insbesondere für das Sticken von Mustern ist es von grosser Bedeutung, dass vorgegebene Stichweiten und -richtungen in der Nähebene eingehalten werden. Bei herkömmlichen Näh- und Stickmaschinen können die tatsächlichen Stichweiten und -richtungen allerdings von den an der Maschine eingestellten oder von der Maschinensteuerung errechneten Werten abweichen. Der tatsächliche Stoffvorschub in einer oder zwei Richtungen bei den einzelnen Transportschritten oder -zyklen entspricht nicht den geforderten Vorgabewerten. Solche Abweichungen können systembedingt oder zufällig sein. Abweichungen der tatsächlichen Ist-Stichweiten bzw. Ist-Vorschubweiten von den jeweiligen Soll-Stichweiten bzw. Soll-Vorschubweiten der Stofftransport-Vorrichtung können beispielsweise vom Nähmaschinenmodell oder von den Eigenschaften des Nähgutes bzw. des Stoffes oder von Krafteinwirkungen auf das Nähgut beim Nähen oder Sticken abhängen. Insbesondere der vom Nähgut abhängige Schlupf beim Transportvorgang oder unterschiedliche Transporteigenschaften beim Vor- und Rückwärtstransport des Nähgutes sind dabei von Bedeutung. Abweichungen der Ist-Werte von den Soll-Werten können auch bei Verwendung von Stickrahmen auftreten, beispielsweise, wenn sich der Stoff innerhalb des Stickrahmens verzieht.Knobs can have one or more horizontal bars, which are sawtooth-shaped on their side facing the material. After each sewing stitch has been carried out, ie after the sewing needle is no longer in contact with the sewing material, the fabric pusher carries out one or more cyclical movements, whereby the sewing material is transported in the sewing direction by one or more increments. The fabric pusher is raised so far that the bars reach through slot-shaped openings in the needle plate and come into contact with the sewing material. The sewing material is pressed by a presser foot against the needle plate or against the bars reaching through the needle plate. The fabric pusher then carries out a pushing movement in the sewing direction, whereby the sewing material is transported by one step in the sewing direction. Then the fabric pusher lowers again so that the bars no longer protrude beyond the stitch plate and returns to its original position. The individual partial movements can be combined to form a continuous sequence of movements. With most sewing machines, the sewing direction can be reversed by reversing the movement sequence described, so that the new sewing direction runs counter to the original sewing direction. Sewing machine models are also known in which the fabric pusher can carry out transport movements vertically to the sewing direction in an analogous manner in addition to the sewing direction, so that the fabric or the sewing material can be displaced in two dimensions or in a sewing plane predetermined by the surface of the stitch plate. Such sewing machines can be used to embroider small patterns.
Alternatively, an embroidery hoop can be used to embroider patterns. Instead of fabric pushers, an embroidery frame, which can be driven by two stepper motors, for example, is used to move the sewing material in the vicinity plane, the fabric or the sewing material being clamped in this embroidery frame. After a sewing stitch has been carried out, the embroidery hoop is moved by means of the two stepper motors in such a way that the new puncture point comes to rest under the sewing needle.
For certain sewing processes and especially for the embroidery of patterns, it is very important that specified stitch widths and directions are adhered to in the vicinity. In conventional sewing and embroidery machines, however, the actual stitch widths and directions can deviate from the values set on the machine or calculated by the machine control. The actual material feed in one or two directions for the individual transport steps or cycles does not correspond to the required standard values. Such deviations can be system-related or random. Deviations of the actual actual stitch widths or actual feed widths from the respective nominal stitch widths or nominal feed widths of the fabric transport device can, for example, depend on the sewing machine model or on the properties of the sewing material or fabric or on the effects of force on the sewing material when sewing or embroidering depend. In particular, the slip dependent on the material to be sewn during the transport process or different transport properties during the forward and backward transport of the material to be sewn are important. Deviations of the actual values from the target values can also occur when using the embroidery hoop, for example if the fabric warps within the embroidery hoop.

Bei Abweichungen der Ist-Stichweiten bzw. der Ist-Vorschubweiten von den Soll-Stichweiten bzw. Soll-Vorschubweiten können fehlerhafte Nahtlängen oder unerwünschte Versatze bei Stickmustern auftreten. Herkömmlichen Nähmaschinen ist es nicht möglich, das Nähgut durch Vorwärts- und anschliessenden Rückwärtstransport mit je einer bestimmten Anzahl Transportzyklen wieder in seine Ausgangslage zurückzubringen. Dasselbe gilt auch für eine zweidimensionale Bewegung in der Nähebene. Falsche Nahtlängen oder sich kumulierende Versatze bei Stickmustern können die Folge sein.In the event of deviations in the actual stitch widths or the actual feed widths from the nominal stitch widths or nominal feed widths can incorrect seam lengths or undesirable misalignments occur with embroidery designs. Conventional sewing machines are not able to do that Sewing material through forward and subsequent Reverse transport with a certain number each Transport cycles back to their original position return. The same applies to one two-dimensional movement in the vicinity plane. false Seam lengths or cumulative offsets Embroidery patterns may result.

Aus der DE-C2-3525028 ist eine Nähmaschine mit einer Vorrichtung zum Messen und Regeln der Vorschubgrösse bekannt. Beim dritten Ausführungsbeispiel sind zwei beabstandet zu einander liegende, mit vertikal zur Nährichtung ausgerichteten CCD-Sensoren und je einer Lichtquelle ausgerüstete Zeilenkameras angeordnet. Die in Nährichtung vordere Zeilenkamera wird beim Beginn des Nähvorganges eingeschaltet und erzeugt eine digitalisierte Momentanbildzeile eines Oberflächenabschnittes des Nähgutes. Sobald dieser Oberflächenabschnitt aufgrund der Vorschubgeschwindigkeit über der in Nährichtung hinteren Zeilenkamera liegen sollte, wird diese eingeschaltet und tastet die Nähgutoberfläche solange ab, bis das Muster mit dem zuvor von der vorderen Zeilenkamera aufgezeichneten Muster korreliert. Ein Nachteil dieser Vorrichtung besteht in deren Empfindlichkeit gegenüber Verschiebungen vertikal zur Nährichtung und gegenüber Verdrehungen des Nähgutes in der Nähebene. Schon kleinste Änderungen der Lage des Nähgutes können zu grossen Unterschieden bei der Ermittlung von Korrelationswerten führen. Im weiteren muss die Helligkeit der Lichtquellen auf die Grundhelligkeit des Nähgutes abgestimmt werden. Ausserdem muss das Nähgut mindestens um den Abstand der beiden Zeilensensoren vorgeschoben werden, bis ein Wert für die Abweichung der Ist-Vorschubgeschwindigkeit des Nähgutes von der Soll-Vorschubgeschwindigkeit festgestellt werden kann. Die Mess- und Regelvorrichtung kann solche Abweichungen nur in einer Vorschubrichtung erfassen. Ausserdem muss die tatsächliche Vorschubgeschwindigkeit kleiner sein als die Soll-Vorschubgeschwindigkeit. Sowohl die Ermittlung der Vorschubgeschwindigkeit als auch der Nähgutlage sind mit Messfehlern behaftet.From DE-C2-3525028 is a sewing machine with a Device for measuring and regulating the feed size known. In the third embodiment, there are two spaced from each other, with vertical to Sewing direction aligned CCD sensors and one each Light source equipped line cameras arranged. In the The sewing direction of the front line camera is at the beginning of the Sewing process switched on and generated a digitized Current image line of a surface section of the Sewing material. Once this surface section due to the Feed speed above the rear one in the sewing direction Line camera should lie, this is switched on and scans the surface of the material until the pattern with the one previously recorded by the front line camera Pattern correlated. A disadvantage of this device is in their sensitivity to vertical shifts for sewing direction and against twisting of the sewing material in the near plane. Even the smallest changes in the location of the Sewing material can make big differences in the Lead determination of correlation values. In the further must the brightness of the light sources to the basic brightness of the material to be matched. In addition, the sewing material at least by the distance between the two line sensors be advanced until a value for the deviation of the Actual feed rate of the sewing material from the target feed rate can be determined. The Measuring and control device can only in such deviations a feed direction. In addition, the actual feed rate may be less than that Target feed rate. Both the determination of the Feed speed as well as the sewing material position are with Measurement errors.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen Abweichungen der Ist-Vorschubweiten von den Soll-Vorschubweiten schnell und genau ermittelt und kompensiert werden können. It is an object of the present invention to provide a method and to create a device with which deviations the actual feed widths from the target feed widths quickly and can be precisely determined and compensated for.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln des Stofftransportes bei einer Nähoder Stickmaschine gemäss den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 6.This problem is solved by a method and a Device for regulating the material transport in a sewing or Embroidery machine according to the characteristics of the Claims 1 and 6.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren und der erfindungsgemässen Vorrichtung können Ist-Werte von Vorschub- oder Schrittweiten eines Nähgutes für jeden Nähschritt oder jeden Vorschubzyklus erfasst werden. Weist der zur Erfassung der Vorschub- oder Schrittweiten eingesetzte Sensor eine genügend hohe Abtastrate auf, so können Ist-Werte der Vorschubbewegung bzw. der Verschiebung des Nähgutes auch während des Vorschiebens, also während der Ausführung von Nähschritten oder Vorschubzyklen, erfolgen. Durch Regelung der Vorschubgrösse können die Ist-Schrittweiten des Nähgutes derart an vorgegebene Werte der Soll-Schrittweiten angepasst werden, dass im Mittel über einen oder mehrere Vorschubzyklen der aufsummierte Wert der Ist-Schrittweiten mit dem aufsummierten Wert der Soll-Schrittweiten übereinstimmt. Je nach Bedarf kann die Regelung der Vorschubgrösse schnell und empfindlich oder träge erfolgen.
Im ersten Fall können bei der Ausführung eines Nähschrittes oder Vorschubzyklus festgestellte Abweichungen des Ist-Vorschubs vom Soll-Vorschub bereits im selben oder im darauf folgenden Nähschritt oder Vorschubzyklus kompensiert werden. Die Kompensation im folgenden Nähschritt bewirkt einen relativ grossen Unterschied zweier aufeinanderfolgender Schrittweiten. Falls der zur Erfassung des Vorschubs eingesetzte Sensor eine deutlich höhere Abtastrate aufweist, als die für die Ausführung des Nähschrittes benötigte Zeit, kann die Regelung der Vorschubgrösse sogar während der Ausführung dieses Nähschrittes erfolgen. Die Ist-Werte stimmen in diesem Fall im Rahmen der Genauigkeit der Regelung für jeden Nähschritt mit den Soll-Werten überein. Diese Variante der Regelung der Vorschubgrösse ist insbesondere bei Stofftransportsystemen von Bedeutung, deren Antrieb unabhängig vom Hauptantrieb der Nadelstange erfolgt.
Im zweiten Fall erfolgt die Kompensation der festgestellten Abweichung verteilt über mehrere Nähschritte oder Vorschubzyklen, wodurch sich im Mittel nur kleine Unterschiede zwischen den einzelnen Stichweiten ergeben.
Das Verfahren kann zur Regelung der Vorschubgrössen bei Vor- und/oder Rückwärtsbewegungen des Nähgutes in einer oder zwei Dimensionen der Nähebene genutzt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung können vom Sensor festgestellte Abweichungen des tatsächlichen Stoffvorschubes in Nährichtung und in einer vertikal zur Nährichtung stehenden Querrichtung vom Sensor erfasst werden. Beim Nähen in Nährichtung können vom Sensor erfasste Abweichungen in Nährichtung und/oder in Querrichtung durch Beeinflussung der Vorschubgrössen in Nährichtung und/oder Querrichtung ausgeglichen werden. Dasselbe gilt für Nähvorgänge in Querrichtung.
Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung eignen sich zur Regelung zyklisch arbeitender, mit dem Hauptantrieb für die Nadelstange gekoppelter Vorschubmittel. Das Verfahren und die Vorrichtung können auch zur Regelung des Stofftransportes in Nährichtung und/oder Querrichtung mit unabhängigen, nicht mit dem Hauptantrieb gekoppelten Antrieben eingesetzt werden. Solche Antriebe können beispielsweise die Schrittmotoren eines Stickrahmens oder elektromotorische Walzenantriebe sein.With the method and the device according to the invention, actual values of feed or step sizes of a sewing material can be recorded for each sewing step or each feed cycle. If the sensor used to detect the feed or step sizes has a sufficiently high sampling rate, then actual values of the feed movement or the displacement of the sewing material can also take place during the feeding, that is to say during the execution of sewing steps or feed cycles. By regulating the feed size, the actual step sizes of the sewing material can be adapted to predetermined values of the target step sizes in such a way that the total value of the actual step sizes matches the total value of the target step sizes over one or more feed cycles. Depending on requirements, the feed size can be regulated quickly and sensitively or slowly.
In the first case, deviations of the actual feed from the target feed determined during the execution of a sewing step or feed cycle can already be compensated for in the same sewing step or in the subsequent sewing step or feed cycle. The compensation in the following sewing step causes a relatively large difference between two successive step sizes. If the sensor used to detect the feed has a significantly higher sampling rate than the time required for the execution of the sewing step, the regulation of the feed size can even take place during the execution of this sewing step. In this case, the actual values match the target values for each sewing step within the scope of the control accuracy. This variant of the regulation of the feed size is particularly important in the case of mass transport systems, which are driven independently of the main drive of the needle bar.
In the second case, the deviation found is compensated for over several sewing steps or feed cycles, which means that on average there are only small differences between the individual stitch widths.
The method can be used to regulate the feed sizes during forward and / or backward movements of the sewing material in one or two dimensions of the sewing plane.
In a preferred embodiment of the invention, the sensor can detect deviations of the actual material feed in the sewing direction and in a transverse direction that is vertical to the sewing direction. When sewing in the sewing direction, deviations in the sewing direction and / or in the transverse direction detected by the sensor can be compensated for by influencing the feed sizes in the sewing direction and / or transverse direction. The same applies to transverse sewing processes.
The method according to the invention and the device according to the invention are suitable for controlling cyclically operating feed means coupled to the main drive for the needle bar. The method and the device can also be used to regulate the mass transport in the sewing direction and / or transverse direction with independent drives that are not coupled to the main drive. Such drives can be, for example, the stepper motors of an embroidery frame or electromotive roller drives.

Anhand einiger Figuren wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen

Figur 1
eine perspektivische Ansicht einer Nähmaschine mit partiell aufgeschnittenem Gehäuse und mit einem in die Stichplatte eingebauten Bildsensor,
Figur 2
einen Längsschnitt durch die Stichplatte im Bereich des Positionssensors,
Figur 3
einen Querschnitt durch den Unterarm und durch einen das Nähgut an ein Schutzfenster andrückenden, am Nähfuss befestigten Roller,
Figur 4
einen Querschnitt der Stichplatte mit darunter angeordneten Verbindungsmitteln zum Sensor,
Figur 5
eine Seitenansicht eines Teils der Nähmaschine in Querrichtung mit zwei aufgeschnittenen Walzenpaaren für den Transport des Nähgutes in Nährichtung.
Figur 6
die in Figur 1 dargestellte Nähmaschine mit angebautem Stickrahmen,
Figur 7
eine Aufsicht auf die Stichplatte mit darauf aufliegendem Nähgut während des Nähvorgangs in Nährichtung,
Figur 8
eine schematisch dargestellte Ermittlung der Schubgrösse ΔyT durch die Steuerung 13,
Figur 9
eine Aufsicht auf die Stichplatte mit darauf aufliegendem Nähgut während des Näh- oder Stickvorgangs in Näh- und Querrichtung,
Figur 10
ein schematisch dargestellter zyklischer Bewegungsablauf eines Stoffschiebers mit einer Schubgrösse ΔxT in Querrichtung,
Figur 11
ein Prinzipschema der Regelung von Schubgrössen anhand von Messgrössen des Positionssensors,
The invention is described in more detail below with the aid of some figures. Show
Figure 1
1 shows a perspective view of a sewing machine with a partially cut-open housing and with an image sensor built into the throat plate,
Figure 2
a longitudinal section through the throat plate in the area of the position sensor,
Figure 3
a cross section through the forearm and through a roller pressing the material to a protective window and attached to the presser foot,
Figure 4
3 shows a cross section of the throat plate with connecting means to the sensor arranged underneath,
Figure 5
a side view of a part of the sewing machine in the transverse direction with two cut pairs of rollers for the transport of the sewing material in the sewing direction.
Figure 6
the sewing machine shown in Figure 1 with attached embroidery frame,
Figure 7
a top view of the stitch plate with the material lying thereon during the sewing process in the sewing direction,
Figure 8
a schematically illustrated determination of the thrust quantity Δy T by the control 13,
Figure 9
a top view of the stitch plate with the material lying thereon during the sewing or embroidery process in the sewing and transverse directions,
Figure 10
1 shows a schematically illustrated cyclical sequence of movements of a fabric pusher with a thrust size Δx T in the transverse direction,
Figure 11
a schematic diagram of the regulation of thrust quantities on the basis of measured variables of the position sensor,

Figur 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Haushaltsnähmaschine, kurz Nähmaschine 1, mit einem Maschinengehäuse, kurz Gehäuse 3 genannt, welches einen Unterarm 5, einen Ständer 7 und einen Oberarm 9 mit einem Kopfteil 11 umfasst. Das Gehäuse 3 ist in Figur 1 teilweise aufgeschnitten, sodass eine Maschinensteuerung oder Steuerung 13 im Inneren teilweise sichtbar ist. Eine von einem Antrieb (in Figur 1 nicht dargestellt) antreibbare Nadelstange 15 zum Aufnehmen und Bewegen einer Nähnadel, auch Nadel 17 genannt, ragt nach unten aus dem Kopfteil 11 heraus. Unterhalb des Kopfteils 11 ist eine Öffnung oder ein Schacht 19 an der Oberseite des Unterarms 5 von einer Stichplatte 21 abgedeckt. Die Oberseiten der Stichplatte 21 und des Unterarmes 5 sind bündig zueinander angeordnet und definieren eine ungefähr vertikal zur Nadelstange 15 liegende Nähebene N. Die Stichplatte 21 umfasst unterhalb der Nadelstange eine schlitzförmige Nadeleinstichöffnung 23. Beidseitig davon ist je eine längliche, ungefähr rechteckige Stoffschieberöffnung 25 in die Stichplatte 21 eingelassen. Die drei Öffnungen sind nicht zusammenhängend und haben ungefähr die Gestalt des grossen Buchstabens "H". Die beiden Stoffschieberöffnungen 25 legen mit ihrer Längsausdehnung eine Nährichtung y fest. Die Längsausdehnung der Nadeleinstichöffnung 23 erstreckt sich in einer vertikal zur Nährichtung y gelegenen Querrichtung x. Eine mindestens teilweise im Schacht 19 angeordnete Stofftransport-Vorrichtung 27 zum schrittweisen Transportieren eines Stoffes bzw. Nähgutes 28 (Fig. 7) umfasst im Bereich der Stoffschieberöffnungen 25 zwei balkenartige, an ihrer Oberseite gezackte oder aufgerauhte Stoffschieber 29. Ausserdem ist in Nährichtung y unmittelbar hinter der Nadeleinstichöffnung 23 eine runde Sensoröffnung 31 in die Stichplatte 21 eingelassen. Selbstverständlich könnte die Sensoröffnung 31 auch vor oder neben der Nadeleinstichöffnung 23 liegen, sie sollte aber so in der Umgebung oder im Bereich der Nadeleinstichöffnung 23 angeordnet sein, dass sie noch im Wirkungsbereich der Stofftransport-Vorrichtung 27 liegt. Das heisst, der durch die Stofftransport-Vorrichtung 27 bewirkte Stoffvorschub kann von einem in oder unterhalb der Sensoröffnung 31 angebrachten Sensor 32 ohne wesentliche Fehler erkannt werden. Selbstverständlich können auch mehrere Sensoren 32 unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander für diesen Zweck eingesetzt sein. Die Sensoröffnung 31 kann rund sein oder eine beliebige andere Form haben, beispielsweise rechteckig oder oval. Sie kann auch mehrere Teilöffnungen umfassen, beispielsweise parallel zueinander angeordnete Schlitzöffnungen. Der oder die Sensoren 32 sind zur Auflösung einer Messgrösse in mindestens einer räumlichen Dimension ausgebildet. Die Messgrösse ist vorzugsweise ein optisches Muster oder die optische Struktur des Nähgutes 28. Ein Sensor 32 kann beispielsweise in Gestalt eines Positionssensors 33 als parallel zur Nährichtung (y) ausgerichtete CCD-Zeile oder als CCD-Matrix (50) oder als Mikrokamera mit einer Linse 34 (Fig. 2) und mit einer Bildverarbeitungseinheit zum Erfassen und Verarbeiten eines ein- oder zweidimensionalen Bildbereiches ausgebildet sein. Selbstverständlich können auch andere ortsauflösende Sensoren 32 verwendet werden, die beispielsweise Ultraschall, Radarwellen oder andere Methoden zur Positions-, Lage- oder Geschwindigkeitserfassung des Nähgutes 28 nutzen. Der Positionssensor 33 ist so in den Schacht 19 eingesetzt, dass ein vor der Linse 34 angebrachtes Schutzfenster 36 (Fig. 2) die Sensoröffnung 31 bündig abschliesst. Das Nähgut 28 kann optional durch einen Gleitschuh oder Roller 38 (Fig. 3) im Bereich des Schutzfensters 36 von der Seite des Kopfteils 11 her gegen die Stichplatte 21 und/oder das Schutzfenster gepresst werden. Der mit leichtem Druck einer Feder 40 an das Nähgut 28 anpressbare Gleitschuh oder Roller 38 kann beispielsweise an einer Haltestange eines Nähfusses 42 befestigt sein. Er kann in dieser Ausführung zusammen mit dem Nähfuss 42 für den Nähvorgang in Kontakt mit dem Nähgut 28 gebracht und anschliessend wieder angehoben werden. Der Gleitschuh oder Roller 38 stellt sicher, dass die Hubbewegungen des Stoffschiebers 29 bei der Erfassung von Vorschubwerten durch den Sensor 32 keine Fehler verursachen. Alternativ zum Positionssensor 33 können auch mit anderer Technologie arbeitende Sensoren 32 und/oder mehrere Sensoren 32 in die Sensoröffnung 31 eingesetzt sein, beispielsweise Bewegungssensoren oder Geschwindigkeitssensoren. Anstelle eines Sensors 32 können auch geeignete Übertragungs- oder Verbindungsmittel zum Übertragen der zu erfassenden Messgrösse oder der zu erfassenden Messgrössen an den oder die Sensoren 32 in die Sensoröffnung 31 an der Stichplatte 21 eingesetzt sein, beispielsweise ein Bündel von Lichtleitern, ein optimiertes Linsensystem und/oder eine Anordnung von Spiegeln und/oder Prismen 44 (Fig. 4).
Zum Transportieren des Nähgutes 28 in Nährichtung y kann alternativ zum Stoffschieber 29 auch ein Walzenpaar mit mindestens einer elektrisch antreibbaren ersten Walze 46 (Fig. 5)und einer an diese anpressbaren zweiten Walze 48 eingesetzt sein, wobei das Nähgut 28 zwischen den Walzen 46,48 hindurchgeführt wird. Die Oberfläche der Walzen 46,48 ist beispielsweise aus Gummi oder einem anderen Material gefertigt, das in Bezug auf Textilien gute Hafteigenschaften aufweist. Das Walzenpaar kann in Nährichtung y hinter oder vor der Nadeleinstichöffnung 23 angeordnet sein. Alternativ kann auch je ein Walzenpaar hinter und vor der Nadeleinstichöffnung 23 angeordnet sein. Der Vorteil solcher Walzenantriebe liegt in ihrer Unabhängigkeit vom Hauptantrieb für die Nadelstange 15 und in der Möglichkeit beliebig grosser Stoffvorschübe in und entgegen der Nährichtung y.
In Figur 6 ist die Nähmaschine 1 aus Figur 1 mit einem angebauten Stickmodul 35 dargestellt. Das Stickmodul 35 umfasst einen Stickrahmen 37 zum Einspannen und Halten des Nähgutes 28 und eine von zwei (nicht dargestellten) Schrittmotoren antreibbare Positionier- oder Bewegungsvorrichtung 39 zum Bewegen des Stickrahmens 37 in oder entgegen der zwei Richtungen x und y der Nähebene N. Der Stickrahmen 37 ist an einem Rahmenhalter 30 befestigt, welcher entlang eines ersten Arms 43 der Bewegungsvorrichtung 39 in y-Richtung bewegbar ist. Dieser erste Arm 43 wiederum ist entlang eines zweiten Arms 45 der Bewegungsvorrichtung 39 in x-Richtung bewegbar. Das Nähgut 28 ist im Stickrahmen 37 so eingespannt, dass es auf der Nähebene N aufliegt.
Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch die Stichplatte 21 in Nährichtung y im Bereich des Positionssensors 33. Das Schutzfenster 36 ist beispielsweise ein kratzfestes Saphirglas oder aus einem harten, transparenten Kunststoff gefertigt. Durch die bündige Einpassung in die Sensoröffnung 31 wird die Ablagerung von Staub oder Schmutzpartikeln verhindert. Die Linse 34 und ein darunter angeordnetes Substrat 41, beispielsweise eine Leiterplatte, als Träger einer zweidimensionalen CCD-Matrix 50 und einer Lichtquelle 52, beispielsweise einer LED, sind in einem Sensorgehäuse 47 gehalten. Der Positionssensor 33, insbesondere das Substrat 41 mit der CCD-Matrix 50 und der Lichtquelle 52 sind mit einer Sensorelektronik 49 verbunden, die einen Prozessor von beispielsweise mehr als 10 MHz Taktrate umfassen kann und digitale Bildverarbeitungs-Algorithmenausführen kann. FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an inventive household sewing machine, or sewing machine 1 for short, with a machine housing, or housing 3 for short, which includes a forearm 5, a stand 7 and an upper arm 9 with a head part 11. The housing 3 is partially cut open in FIG. 1, so that a machine control or control 13 is partially visible inside. A needle bar 15 which can be driven by a drive (not shown in FIG. 1) for receiving and moving a sewing needle, also called a needle 17, projects downward from the head part 11. Below the head part 11, an opening or a shaft 19 on the top of the forearm 5 is covered by a needle plate 21. The upper sides of the throat plate 21 and the forearm 5 are arranged flush with one another and define a plane of proximity N lying approximately vertically to the needle bar 15. The throat plate 21 comprises a slit-shaped needle insertion opening 23 below the needle bar 23. On both sides of this there is an elongated, approximately rectangular fabric slide opening 25 in each Throat plate 21 inserted. The three openings are not connected and have approximately the shape of the capital letter "H". The two material slide openings 25 define a sewing direction y with their longitudinal extension. The longitudinal extent of the needle insertion opening 23 extends in a transverse direction x which is vertical to the sewing direction y. An at least partially arranged in the shaft 19 fabric transport device 27 for the gradual transport of a fabric or sewing material 28 (FIG. 7) comprises two bar-like fabric pusher 29 in the area of the fabric pusher openings 25. In addition, y is immediately behind in the sewing direction a circular sensor opening 31 is inserted into the needle plate 21 of the needle insertion opening 23. Of course, the sensor opening 31 could also be in front of or next to the needle insertion opening 23, but it should be arranged in the vicinity or in the area of the needle insertion opening 23 such that it is still within the range of action of the mass transport device 27. This means that the material feed caused by the mass transport device 27 can be recognized by a sensor 32 mounted in or below the sensor opening 31 without significant errors. Of course, a plurality of sensors 32 can also be used independently of one another or in combination with one another for this purpose. The sensor opening 31 can be round or have any other shape, for example rectangular or oval. It can also comprise several partial openings, for example slot openings arranged parallel to one another. The sensor or sensors 32 are designed to resolve a measurement variable in at least one spatial dimension. The measurement variable is preferably an optical pattern or the optical structure of the sewing material 28. A sensor 32 can, for example, in the form of a position sensor 33 as a CCD line aligned parallel to the sewing direction (y) or as a CCD matrix (50) or as a micro camera with a lens 34 (FIG. 2) and with an image processing unit for capturing and processing a one- or two-dimensional image area. Of course, other spatially resolving sensors 32 can also be used, which use, for example, ultrasound, radar waves or other methods for position, position or speed detection of the sewing material 28. The position sensor 33 is inserted into the shaft 19 such that a protective window 36 (FIG. 2) attached in front of the lens 34 closes the sensor opening 31 flush. The sewing material 28 can optionally be pressed against the needle plate 21 and / or the protective window by a slide shoe or roller 38 (FIG. 3) in the area of the protective window 36 from the side of the head part 11. The sliding shoe or roller 38, which can be pressed onto the material 28 with a slight pressure of a spring 40, can be fastened, for example, to a holding rod of a presser foot 42. In this embodiment, it can be brought into contact with the sewing material 28 together with the presser foot 42 for the sewing process and then raised again. The sliding block or roller 38 ensures that the lifting movements of the fabric pusher 29 do not cause any errors when sensor 32 detects feed values. As an alternative to the position sensor 33, sensors 32 and / or a plurality of sensors 32 working with different technology can also be inserted into the sensor opening 31, for example motion sensors or speed sensors. Instead of a sensor 32, it is also possible to use suitable transmission or connecting means for transmitting the measurement variable or the measurement variables to be detected to the sensor or sensors 32 in the sensor opening 31 on the needle plate 21, for example a bundle of light guides, an optimized lens system and / or an arrangement of mirrors and / or prisms 44 (FIG. 4).
To transport the sewing material 28 in the sewing direction y, a pair of rollers with at least one electrically drivable first roller 46 (FIG. 5) and a second roller 48 that can be pressed against it can be used as an alternative to the fabric pusher 29, the sewing material 28 between the rollers 46, 48 is passed through. The surface of the rollers 46, 48 is made, for example, of rubber or another material that has good adhesive properties with respect to textiles. The pair of rollers can be arranged in the sewing direction y behind or in front of the needle insertion opening 23. Alternatively, a pair of rollers can also be arranged behind and in front of the needle insertion opening 23. The advantage of such roller drives lies in their independence from the main drive for the needle bar 15 and in the possibility of material feeds of any size in and against the sewing direction y.
6 shows the sewing machine 1 from FIG. 1 with an attached embroidery module 35. The embroidery module 35 comprises an embroidery frame 37 for clamping and holding the sewing material 28 and a positioning or movement device 39 which can be driven by two stepping motors (not shown) for moving the embroidery frame 37 in or against the two directions x and y of the sewing plane N. The embroidery frame 37 is attached to a frame holder 30 which is movable in the y direction along a first arm 43 of the movement device 39. This first arm 43 in turn can be moved in the x direction along a second arm 45 of the movement device 39. The sewing material 28 is clamped in the embroidery frame 37 so that it rests on the sewing plane N.
FIG. 2 shows a longitudinal section through the throat plate 21 in the sewing direction y in the region of the position sensor 33. The protective window 36 is, for example, a scratch-resistant sapphire glass or made of a hard, transparent plastic. The depositing of dust or dirt particles is prevented by the flush fit into the sensor opening 31. The lens 34 and a substrate 41 arranged below it, for example a printed circuit board, as a carrier of a two-dimensional CCD matrix 50 and a light source 52, for example an LED, are held in a sensor housing 47. The position sensor 33, in particular the substrate 41 with the CCD matrix 50 and the light source 52 are connected to sensor electronics 49, which can comprise a processor with a clock rate of more than 10 MHz, for example, and can execute digital image processing algorithms.

Alternativ können die CCD-Matrix 50 und die Sensorelektronik 49 und in einer weiteren Ausführung auch die LED auf einem gemeinsamen Halbleiter-Substrat integriert sein. Dieses ist dann entweder auf dem Substrat 41 oder direkt vom Sensorgehäuse 47 gehalten. Die LED kann bei weiteren Ausführungsformen auch auf der der CCD-Matrix gegenüberliegenden Seite der Linse 34 oder ausserhalb des Positionssensors 33 angeordnet sein.
In Figur 7 ist eine Aufsicht die Stichplatte 21 mit darauf aufliegendem Nähgut 28 während des Nähvorgangs in Nährichtung y dargestellt. Die Stichweite oder der Abstand der Einstichstellen 51 der bereits ausgeführten Nähstiche im Nähgut 28 ist im in Figur 7 dargestellten Beispiel gleich einer ersten Ist-Schrittweite ΔyB des Stoff-Vorschubs durch die Stoffschieber 29 in Nährichtung y pro Vorschub-Zyklus, da nach jedem Stoffschiebe-Zyklus jeweils ein Nähstich ausgeführt wurde. Grundsätzlich können vor der Ausführung von Nähstichen auch mehrere Stoffschiebeoder Vorschub-Zyklen ausgeführt werden, bei denen der tatsächliche Stoff-Vorschub bzw. die erste Ist-Schrittweite in Nährichtung y jeweils ΔyB beträgt. Es ist auch möglich, dass die erste Ist-Schrittweite ΔyB des Stoff-Vorschubs in Nährichtung y während des Nähvorgangs durch den Benutzer der Nähmaschine 1 oder durch die Steuerung 13 verändert wird. Bei jenen Ausgestaltungen der Nähmaschine 1, die einen Stoffvorschub sowohl in als auch entgegen der Nährichtung y zulassen, können die ersten Soll-Schrittweiten ΔyA und die ersten Ist-Schrittweiten ΔyB sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Symbolisch ist in Figur 8 die Eingabe oder Vorgabe eines Vorgabewertes bzw. einer ersten Soll-Schrittweite ΔyA für den Stoffvorschub in Nährichtung y an der Steuerung 13 dargestellt. Ein solcher Vorgabewert kann beispielsweise durch Benutzer der Nähmaschine 1 mittels eines Skalenrades oder menügesteuert über einen Touch-Screen erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 13 solche Vorgabewerte für erste Soll-Schrittweiten ΔyA auch berechnen, insbesondere unter Berücksichtigung von Benutzereingaben. Die in Figur 8 ebenfalls symbolisch dargestellte erste Schubgrösse ΔyT entspricht der auf das Nähgut 28 in Nährichtung y wirkenden Vorschubbewegung der Stofftransportvorrichtung 27, insbesondere der Stoffschieber 29. Die erste Schubgrösse ΔyT kann negative oder positive Werte annehmen, je nachdem, ob eine Bewegung rückwärts oder vorwärts in Nährichtung y erfolgt. Im Idealfall entsprechen die Werte der ersten Schubgrösse ΔyT und der ersten Ist-Schrittweite ΔyB dem Wert der ersten Soll-Schrittweite ΔyA. In Wirklichkeit ist die erste Schubgrösse ΔyT aber etwas grösser als die erste Soll-Schrittweite ΔyA, weil bei jedem Transportschritt mit einem gewissen Schlupf des Nähgutes 28 gerechnet werden muss. Dadurch wird erreicht, dass die erste Ist-Schrittweite ΔyB bei einem durchschnittlichen Nähgut 28 ungefähr dem Wert der ersten Soll-Schrittweite ΔyA entspricht. Zu diesem Zweck kann beispielsweise in einem nichtflüchtigen Speicher der Steuerung 13 ein Wert für das für ein durchschnittliches Nähgut 28 optimale Verhältnis der ersten Schubgrösse ΔyT zur ersten Soll-Schrittweite ΔyA hinterlegt sein, wobei bei einem Vorschub dieses durchschnittlichen Nähgutes 28 mit dieser ersten Schubgrösse ΔyT ein tatsächlicher Stoffvorschub um eine erste Ist-Schrittweite ΔyB erreicht wird, die dem Wert der ersten Soll-Schrittweite ΔyA entspricht.Alternatively, the CCD matrix 50 and the sensor electronics 49 and, in a further embodiment, the LED can also be integrated on a common semiconductor substrate. This is then held either on the substrate 41 or directly by the sensor housing 47. In further embodiments, the LED can also be arranged on the side of the lens 34 opposite the CCD matrix or outside of the position sensor 33.
FIG. 7 shows a top view of the throat plate 21 with the sewing material 28 lying thereon during the sewing process in the sewing direction y. In the example shown in FIG. 7, the stitch width or the distance between the puncture points 51 of the sewing stitches already carried out in the sewing material 28 is equal to a first actual step size Δy B of the fabric feed through the fabric pushers 29 in the sewing direction y per feed cycle, since after each fabric push -Cycle a sewing stitch was carried out. In principle, several fabric pushing or feed cycles can be carried out before the execution of sewing stitches, in which the actual fabric feed or the first actual step width in sewing direction y is Δy B in each case. It is also possible that the first actual step size Δy B of the fabric feed in the sewing direction y is changed by the user of the sewing machine 1 or by the control 13 during the sewing process. In those embodiments of the sewing machine 1 which allow a material feed both in and counter to the sewing direction y, the first target step sizes Δy A and the first actual step sizes Δy B can take on both positive and negative values. The input or specification of a default value or a first target step size Δy A for the material feed in the sewing direction y is symbolically represented on the control 13 in FIG. Such a default value can be made, for example, by users of the sewing machine 1 using a scale wheel or menu-controlled via a touch screen. Alternatively or additionally, the controller 13 can also calculate such default values for first target step sizes Δy A , in particular taking user inputs into account. The first thrust variable Δy T , likewise symbolically shown in FIG. 8, corresponds to the feed movement of the material transport device 27, in particular the fabric slide 29, acting on the sewing material 28 in the sewing direction y. The first thrust variable Δy T can assume negative or positive values, depending on whether a movement backwards or forward in the sewing direction y. Ideally, the values of the first thrust quantity Δy T and the first actual step size Δy B correspond to the value of the first target step size Δy A. In reality, however, the first thrust quantity Δy T is somewhat larger than the first nominal step size Δy A , because a certain slippage of the sewing material 28 must be expected with each transport step. It is thereby achieved that the first actual step size Δy B corresponds approximately to the value of the first target step size Δy A for an average sewing material 28. For this purpose, for example, a value for the ratio of the first thrust size Δy T to the first desired step size Δy A , which is optimal for an average sewing material 28, can be stored in a non-volatile memory of the control 13, with this average sewing material 28 being fed with this first thrust size when the sewing medium is advanced Δy T an actual material feed is achieved by a first actual step size Δy B , which corresponds to the value of the first target step size Δy A.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Nähmaschine 1 ist die Stofftransportvorrichtung 27 so ausgebildet, dass das Nähgut 28 zusätzlich zur Nährichtung y auch in einer in der Nähebene N liegenden, vertikal zur Nährichtung y orientierten Querrichtung x bewegbar ist.
In Figur 9 ist eine Aufsicht auf die Stichplatte 21 mit darauf aufliegendem Nähgut 28 während des Nähvorgangs mit Vorschubbewegungen in Nährichtung y und in Querrichtung x dargestellt. In analoger Weise zur Transportbewegung in Nährichtung y können die Stoffschieber 29 zusätzlich auch eine Transportbewegung in Querrichtung x ausführen. Dabei führen die Stoffschieber 29 aufgrund einer zweiten Soll-Schrittweite ΔxA jeweils einen Transport- oder Vorschubzyklus mit einer zweiten Schubgrösse ΔxT in Querrichtung x aus.
In Figur 10 ist die zyklische Bewegung eines Balkens des Nähfusses 29 für einen solchen Transportzyklus dargestellt. Zur besseren Erkennbarkeit ist die zweite Schubgrösse ΔxT länger und sind die Abmessungen des Balkens kleiner dargestellt, als sie im Verhältnis zur Hubbewegung tatsächlich sind. Mögliche Positionen des Balkens während eines Transportzyklus sind gepunktet eingezeichnet.
Das Nähgut 28 wird jeweils um eine zweite Ist-Schrittweite ΔxB in Querrichtung x bewegt. Selbstverständlich können ΔxA, ΔxT und ΔxB positive und negative Werte annehmen, was Bewegungen in und entgegen der Querrichtung x entspricht. Wie aus Figur 9 ersichtlich, sind zwischen den einzelnen, bereits ausgeführten Einstichstellen 51a - 51e die relativen Koordinaten in Einheiten der jeweiligen ersten Ist-Schrittweiten ΔyB in Nährichtung y und der jeweiligen zweiten Ist-Schrittweiten ΔxB in Querrichtung x angegeben. Die zugehörigen einzelnen Vorschubzyklen der Stoffschieber 29 in Nährichtung y und in Querrichtung x können aufeinanderfolgend einer nach dem anderen ausgeführt werden. Alternativ kann auch ein Teil der zwischen zwei Einstichstellen 51 auszuführenden Vorschubzyklen als kombinierte Bewegung gleichzeitig in Nährichtung y und Querrichtung x erfolgen. In a further embodiment of the sewing machine 1, the material transport device 27 is designed such that the sewing material 28 can be moved in addition to the sewing direction y in a transverse direction x lying in the vicinity plane N and oriented vertically to the sewing direction y.
FIG. 9 shows a top view of the throat plate 21 with the sewing material 28 lying thereon during the sewing process with feed movements in the sewing direction y and in the transverse direction x. In a manner analogous to the transport movement in the sewing direction y, the fabric pushers 29 can also carry out a transport movement in the transverse direction x. In this case, the material pushers 29 each carry out a transport or feed cycle with a second thrust size Δx T in the transverse direction x on the basis of a second set step size Δx A.
FIG. 10 shows the cyclical movement of a bar of the presser foot 29 for such a transport cycle. For better visibility, the second thrust size Δx T is longer and the dimensions of the bar are shown smaller than they actually are in relation to the stroke movement. Possible positions of the bar during a transport cycle are shown in dotted lines.
The sewing material 28 is moved in the transverse direction x by a second actual step size Δx B. Of course, Δx A , Δx T and Δx B can take positive and negative values, which corresponds to movements in and against the transverse direction x. As can be seen from FIG. 9, the relative coordinates in units of the respective first actual step sizes Δy B in the sewing direction y and the respective second actual step sizes Δx B in the transverse direction x are given between the individual puncture points 51a-51e already carried out. The associated individual feed cycles of the fabric pusher 29 in the sewing direction y and in the transverse direction x can be carried out successively one after the other. Alternatively, part of the feed cycles to be carried out between two puncture points 51 can also take place as a combined movement in the sewing direction y and transverse direction x at the same time.

Wird, wie in Figur 6 dargestellt, ein Stickmodul 35 an die Nähmaschine 1 angekoppelt, so erfolgt der Transport des Nähgutes 28 nicht mehr über die Stoffschieber 29, sondern mittels der Schrittmotoren durch die Bewegungsvorrichtung 39. In diesem Fall hat die erste Schubgrösse ΔyT minimal den Wert der Schrittweite des in Nährichtung y wirkenden Schrittmotors. Analog hat die zweite Schubgrösse ΔxT minimal den Wert der Schrittweite des in Querrichtung x wirkenden Schrittmotors. Wenn diese Schrittweiten sehr klein sind, also beispielsweise unter 0.1mm liegen, kann auch ein Vielfaches dieser Schrittweiten als erste Schubgrösse ΔyT bzw. als zweite Schubgrösse ΔxT festgelegt und beispielsweise in einem nichtflüchtigen Speicher der Steuerung 13 oder des Stickmoduls 35 gespeichert sein. Alternativ können die ersten Schubgrössen ΔyT bzw. die zweiten Schubgrössen ΔxT auch für jeden auszuführenden Nähstich neu festgelegt werden, beispielsweise als Werte der Stichweite in Nährichtung y und in Querrichtung x.If, as shown in FIG. 6, an embroidery module 35 is coupled to the sewing machine 1, the material 28 is no longer transported via the fabric pusher 29, but by means of the stepping motors through the movement device 39. In this case, the first thrust size Δy T is minimal the value of the step size of the stepping motor acting in sewing direction y. Analogously, the second thrust quantity Δx T minimally has the value of the step size of the stepping motor acting in the transverse direction x. If these step sizes are very small, for example less than 0.1 mm, a multiple of these step sizes can also be defined as the first thrust variable Δy T or as the second thrust variable Δx T and stored, for example, in a non-volatile memory of the controller 13 or the embroidery module 35. Alternatively, the first thrust sizes Δy T or the second thrust sizes Δx T can also be newly defined for each sewing stitch to be carried out, for example as values of the stitch width in the sewing direction y and in the transverse direction x.

Sowohl beim Transport des Nähgutes 28 mittels Stoffschiebern 29 als auch beim Transport mittels der Bewegungsvorrichtung 39 eines Stickmoduls 35 können die Ist-Schrittweiten ΔyB,ΔxB von den zugehörigen Soll-Schrittweiten ΔyA,ΔxA abweichen. Gründe dafür können beispielsweise unterschiedliche Transporteigenschaften in Abhängigkeit des Nähgutes 28, der Nähposition innerhalb des Nähgutes 28 oder der Transportrichtung sein. Kräfte, die während des Nähvorgangs auf das Nähgut 28 wirken und Abnutzungserscheinungen an der Nähmaschine 1 sind weitere mögliche Ursachen für sich ändernde Transporteigenschaften.
Wie aus dem Prinzipschema in Figur 11 erkennbar, wird die erste Schubgrösse ΔyT bzw. die zweite Schubgrösse ΔxT in Abhängigkeit der vom Positionssensor 33 erfassten ersten Ist-Schrittweite ΔyB des tatsächlichen Stoffvorschubs in Nährichtung y bzw. der zweiten Ist-Schrittweite ΔxB in Querrichtung x geregelt. Ein über dem Schutzfenster 36 (Fig. 2) liegender Bereich des Nähgutes 28, der beispielsweise die Abmessungen 5mm x 5mm hat, wird von der Lichtquelle 52 beleuchtet und über die Linse 34 auf die CCD-Matrix 50 abgebildet. In Verbindung mit der Sensorelektronik 49, die eine digitale Bildverarbeitungseinheit, kurz IPS (Image Processing System) oder DSP (Digital Signal Processor) genannt, umfasst, kann der Positionssensor 33 beispielsweise 1500 Bilder pro Sekunde erfassen und verarbeiten. Der Positionssensor 33 ist in der Lage, anhand von Intensitätsunterschieden innerhalb des erfassten Bildausschnittes kleinste Strukturen oder Strukturunterschiede sowie deren Lage im erfassten Bildausschnitt zu erkennen. Aufgrund der Lageänderung charakteristischer Unregelmässigkeiten in der Oberflächenstruktur des Nähgutes 28 und/oder aufgrund der Lageänderung von Farbmustern des Nähgutes 28 in direkt aufeinanderfolgenden und/oder zeitlich weiter auseinanderliegenden Bildaufnahmen ermittelt das IPS des Positionssensors 33 relative Verschiebungen des Nähgutes 28 in der Nährichtung y und in der Querrichtung x bzw. die entsprechenden Vorschubgeschwindigkeiten. Durch Berücksichtigung mehrerer Bildaufnahmen mit mindestens einem gemeinsamen Strukturmerkmal können Auflösung und Genauigkeit des Positionssensors 33 weiter verbessert werden. Vorzugsweise werden die Verschiebungen oder Lageänderungen des Nähgutes 28 durch die Sensorelektronik 49, ausgehend von den x- und y- Koordinaten eines Nulloder Startwertes beim Beginn des Nähvorgangs, aufsummiert und als absolute x- und y- Koordinaten der Lage- oder Positionswerte in Bezug auf den Startwert als Ausgangssignal bereitgestellt.
Wenn das Nähgut 28 nach der Ausführung von Nähstichen oder Vorschubzyklen still steht, liest die Steuerung 13 jeweils die vom IPS ermittelten tatsächlichen Vorschubwerte des Nähgutes 28 in x- und y- Richtung in Bezug auf den Startwert ein und speichert sie in einem Speicher der Steuerung 13. Alternativ, wenn der Sensor 32 eine genügend hohe zeitliche Abtastrate aufweist, können die Vorschubwerte auch während des Stoffvorschubs an die Steuerung 13 übermittelt und gespeichert werden, beispielsweise periodisch in zeitlich gleichen oder ändernden Intervallen. Ein Nähschritt, der durch zwei aufeinanderfolgende Nadelstiche charakterisiert ist, kann demzufolge in beliebiger Weise in einzelne Soll-Schrittweiten zerlegt werden, für die dann die tatsächlichen Ist-Schrittweiten vom Sensor 32 ermittelt werden.
Durch Differenzbildung unmittelbar nacheinander gespeicherter korrespondierender Werte berechnet die Steuerung 13 den zugehörigen tatsächlichen Stoffvorschub, also die erste Ist-Schrittweite ΔyB bzw. die zweite Ist-Schrittweite ΔxB.
Alternativ kann der Null- oder Startwert für jeden Nähschritt oder Vorschubzyklus oder ein Vielfaches davon immer wieder neu festgelegt werden. Der vom IPS an die Steuerung 13 übergebene Wert ist in diesem Fall direkt die erste Ist-Schrittweite ΔyB bzw. die zweite Ist-Schrittweite ΔxB und die Differenzbildung entfällt.The actual step sizes Δy B , Δx B can deviate from the associated desired step sizes Δy A , Δx A both during the transport of the sewing material 28 by means of fabric slides 29 and during the transport using the movement device 39 of an embroidery module 35. Reasons for this can be, for example, different transport properties depending on the sewing material 28, the sewing position within the sewing material 28 or the transport direction. Forces which act on the sewing material 28 during the sewing process and signs of wear on the sewing machine 1 are further possible causes for changing transport properties.
As can be seen from the basic diagram in FIG. 11, the first thrust variable Δy T or the second thrust variable Δx T becomes dependent on the first actual step width Δy B of the actual material feed in the sewing direction y or the second actual step width Δx B detected by the position sensor 33 regulated in the transverse direction x. A region of the sewing material 28 lying above the protective window 36 (FIG. 2), which for example has the dimensions 5 mm × 5 mm, is illuminated by the light source 52 and imaged on the CCD matrix 50 via the lens 34. In connection with the sensor electronics 49, which comprises a digital image processing unit, abbreviated to IPS (Image Processing System) or DSP (Digital Signal Processor), the position sensor 33 can, for example, acquire and process 1500 images per second. The position sensor 33 is able to recognize the smallest structures or structure differences as well as their position in the recorded image section on the basis of intensity differences within the recorded image section. Due to the change in position of characteristic irregularities in the surface structure of the sewing material 28 and / or due to the change in position of color patterns of the sewing material 28 in immediately successive and / or temporally spaced apart image recordings, the IPS of the position sensor 33 determines relative displacements of the sewing material 28 in the sewing direction y and in the Cross direction x or the corresponding feed speeds. The resolution and accuracy of the position sensor 33 can be further improved by taking into account several image recordings with at least one common structural feature. Preferably, the displacements or changes in position of the sewing material 28 are summed up by the sensor electronics 49, starting from the x and y coordinates of a zero or starting value at the start of the sewing process, and as absolute x and y coordinates of the position or position values in relation to the Starting value provided as an output signal.
If the sewing material 28 stands still after the execution of sewing stitches or feed cycles, the controller 13 reads the actual feed values of the sewing material 28 determined by the IPS in the x and y directions with respect to the starting value and stores them in a memory of the controller 13 Alternatively, if the sensor 32 has a sufficiently high temporal sampling rate, the feed values can also be transmitted to the controller 13 and stored during the material advancement, for example periodically at the same or changing intervals. A sewing step, which is characterized by two successive needle sticks, can consequently be broken down in any desired manner into individual target step sizes, for which the actual actual step sizes are then determined by the sensor 32.
By forming the difference between corresponding values stored one after the other, the controller 13 calculates the associated actual material feed, that is to say the first actual step size Δy B or the second actual step size Δx B.
Alternatively, the zero or start value can be set again and again for each sewing step or feed cycle or a multiple thereof. In this case, the value transferred from the IPS to the controller 13 is directly the first actual step size Δy B or the second actual step size Δx B, and the difference is omitted.

Die Steuerung 13 ermittelt nun die Abweichung der zugehörigen ersten Soll-Schrittweite ΔyA von der ermittelten ersten Ist-Schrittweite ΔyB und speichert diesen Wert als ersten Korrekturwert Dy. Die erste Schubgrösse ΔyT wird für den folgenden Nähschritt oder Vorschubzyklus um das Zweifache des ersten Korrekturwertes Dy erhöht, also ΔyT[2] := ΔyT[1] + 2Dy. Dadurch wird die festgestellte Abweichung in nur einem Nähschritt kompensiert. Anschliessend wird der Wert der Schubgrösse ΔyT für den folgenden Nähschritt wieder um Dy reduziert, also ΔyT[3] : = ΔyT[2] - Dy, und bleibt für die weiteren Nähschritte auf diesem korrigierten Wert, bis erneut eine Abweichung zwischen Ist- und Sollwert festgestellt wird. In analoger Weise erfolgt die Regelung der zweiten Schubgrösse ΔxT.The controller 13 now determines the deviation of the associated first target step size Δy A from the determined first actual step size Δy B and stores this value as the first correction value D y . The first thrust quantity Δy T is increased for the following sewing step or feed cycle by twice the first correction value D y , ie Δy T [2] : = Δy T [1] + 2D y . This compensates for the deviation found in just one sewing step. The value of the thrust quantity Δy T for the following sewing step is then reduced again by D y , i.e. Δy T [3] : = Δy T [2] - D y , and remains at this corrected value for the further sewing steps until there is another deviation between actual and setpoint is determined. The second thrust quantity Δx T is regulated in an analogous manner.

Mit dem beschriebenen Regelalgorithmus kann die Steuerung 13 erkannte Abweichungen bei den ersten Schubgrössen ΔyT bzw. den zweiten Schubgrössen ΔxT sehr schnell innerhalb nur eines Vorschub- oder Nähschrittes korrigieren. Insbesondere bei vom Hauptantrieb für die Nadelstange 15 unabhängigen Transport-Vorrichtungen 27 lassen sich die einzelnen Soll-Schrittweiten innerhalb eines Nähschrittes beliebig festlegen, sodass eine Regelung der Schubgrössen ΔyT,ΔxT sogar innerhalb eines einzelnen Nähschrittes erfolgen kann.
Alternativ können auch andere bekannte Regelalgorithmen zum Regeln der Schubgrössen ΔyT,ΔxT verwendet werden, bei denen ein Ausgleich und eine Korrektur von Fehlern über mehrere Vorschub- oder Nähschritte erfolgt. Dadurch lassen sich grössere Unterschiede zwischen den Stichweiten zweier aufeinanderfolgender Nähstiche sowie unerwünschte Rückkopplungen oder Oszillationen der Nähnadel vermeiden. With the control algorithm described, the controller 13 can correct any deviations detected in the first thrust sizes Δy T or the second thrust sizes Δx T very quickly within only one feed or sewing step. In particular in the case of transport devices 27 that are independent of the main drive for the needle bar 15, the individual target step sizes can be set as desired within a sewing step, so that the thrust sizes Δy T , Δx T can even be regulated within a single sewing step.
Alternatively, other known control algorithms for controlling the thrust quantities Δy T , Δx T can also be used, in which errors are compensated for and corrected over several feed or sewing steps. This makes it possible to avoid major differences between the stitch widths of two successive sewing stitches as well as unwanted feedback or oscillations of the sewing needle.

Die Einstellung oder Regelung der Schubgrössen ΔyT,ΔxT erfolgt über Schrittmotoren. Bei Transportvorrichtungen 27 mit Stoffschiebern 29 wirken die Schrittmotoren direkt oder indirekt auf eine (nicht dargestellte) Stellvorrichtung zum Einstellen der jeweiligen Schubgrössen ΔyT,ΔxT. Bei Transportvorrichtungen 27 mit antreibenden Schrittmotoren, wie sie in Stickmodulen 35 verwendet werden, werden direkt die Schubgrössen ΔyT,ΔxT dieser Schrittmotoren angepasst.
Der Sensor 32 kann im übrigen auch zur optischen Erkennung von Stickrahmen genutzt werden, wenn sich dessen Rand über dem Sensor 32 befindet. So kann auf einfache Art eine Stickrahmencodierung zur Erkennung unterschiedlicher Rahmenarten und -grössen ersetzt werden.The thrust quantities Δy T , Δx T are set or controlled via stepper motors. In the case of transport devices 27 with material slides 29, the stepping motors act directly or indirectly on an adjusting device (not shown) for setting the respective thrust sizes Δy T , Δx T. In the case of transport devices 27 with driving stepper motors, as are used in embroidery modules 35, the thrust sizes Δy T , Δx T of these stepper motors are directly adapted.
The sensor 32 can also be used for the optical recognition of the embroidery hoop if its edge is above the sensor 32. In this way, an embroidery hoop coding for recognizing different hoop types and sizes can be easily replaced.

Claims (11)

Verfahren zum Regeln des Stofftransportes bei einer Näh- oder Stickmaschine (1) mit mindestens einer Stofftransportvorrichtung (27) zum Transportieren des Nähgutes (28) in mindestens einer Richtung um jeweils eine Soll-Schrittweite (ΔyA; ΔxA), wobei die Soll-Schrittweite (ΔyA; ΔxA) einstell- oder von einer Steuerung (13) berechenbar ist und mindestens eine Schubgrösse (ΔyT; ΔxT) der Stofftransportvorrichtung (27) zum Transportieren des Nähgutes (28) beeinflusst, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Ist-Schrittweite (ΔyB; ΔxB) von mindestens einem Sensor (32) erfasst wird, und dass die Steuerung (13) die Schubgrösse (ΔyT; ΔxT) in Abhängigkeit der Ist-Schrittweiten (ΔyB; ΔxB) derart regelt, dass sich die Abweichungen der Ist-Schrittweiten (ΔyB; ΔxB) von den jeweiligen Soll-Schrittweiten (ΔyA; ΔxA) im Mittel über einen oder mehrere aufeinanderfolgende Nähschritte oder Vorschubzyklen kompensieren.Method for regulating the material transport in a sewing or embroidery machine (1) with at least one material transport device (27) for transporting the material to be sewn (28) in at least one direction by a target step size (Δy A ; Δx A ), the target Step size (Δy A ; Δx A ) can be set or calculated by a control (13) and influences at least one thrust size (Δy T ; Δx T ) of the material transport device (27) for transporting the sewing material (28), characterized in that at least one Actual step size (Δy B ; Δx B ) is detected by at least one sensor (32) and that the controller (13) determines the thrust size (Δy T ; Δx T ) as a function of the actual step sizes (Δy B ; Δx B ) regulates that the deviations of the actual step sizes (Δy B ; Δx B ) from the respective target step sizes (Δy A ; Δx A ) compensate on average over one or more successive sewing steps or feed cycles. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stofftransportvorrichtung (27) zum Transportieren des Nähgutes (28) in einer Nährichtung (y) um jeweils erste Soll-Schrittweiten (ΔyA) und in einer Querrichtung(x) um jeweils zweite Soll-Schrittweiten (ΔxA) geeignet ist, und wobei die erste Soll-Schrittweite (ΔyA) und die zweite Soll-Schrittweite (ΔxA) einstell- oder von einer Steuerung (13) berechenbar sind und eine erste Schubgrösse (ΔyT) und eine zweite Schubgrösse (ΔxT) der Stofftransportvorrichtung (27) zum Transportieren des Nähgutes (28) in Nährichtung (y) und in Querrichtung (x) beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ist-Schrittweite (ΔyB) und die zweite Ist-Schrittweite (ΔxB) von dem oder den Sensoren (32) erfasst werden, und dass die Steuerung (13) die erste Schubgrösse (ΔyT) und die zweite Schubgrösse (ΔxT) in Abhängigkeit von ersten Ist-Schrittweiten (ΔyB) und von zweiten Ist-Schrittweiten (ΔxB) derart regelt, dass sich die Abweichungen der ersten Ist-Schrittweiten (ΔyB) und der zweiten Ist-Schrittweiten (ΔxB) von den jeweiligen Soll-Schrittweiten (ΔyA; ΔxA) im Mittel über einen oder mehrere aufeinanderfolgende Nähschritte oder Vorschubzyklen kompensieren.A method according to claim 1, wherein the material transport device (27) for transporting the sewing material (28) in a sewing direction (y) by first setpoint increments (Δy A ) and in a transverse direction (x) by second setpoint increments (Δx A ) is suitable, and the first nominal step size (Δy A ) and the second nominal step size (Δx A ) can be set or calculated by a controller (13) and a first thrust quantity (Δy T ) and a second thrust quantity (Δx T ) of the material transport device (27) for transporting the sewing material (28) in the sewing direction (y) and in the transverse direction (x), characterized in that the first actual step size (Δy B ) and the second actual step size (Δx B ) are detected by the sensor or sensors (32) and that the control (13) determines the first thrust variable (Δy T ) and the second thrust variable (Δx T ) as a function of first actual step sizes (Δy B ) and of second actual step sizes (Δx B ) regulates in such a way that the deviation the first actual increments (Δy B ) and the second actual increments (Δx B ) from the respective target increments (Δy A ; Compensate for Δx A ) on average over one or more successive sewing steps or feed cycles. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (13) die Sensorsignale periodisch oder im Rhythmus einzelner oder mehrerer Vorschubzyklen oder Nähschritte als Daten einliest und die erste Ist-Schrittweite (ΔyB) und/oder die zweite Ist-Schrittweite (ΔxB) bzw. die entsprechenden Vorschubgeschwindigkeiten ermittelt.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the controller (13) reads the sensor signals periodically or in the rhythm of one or more feed cycles or sewing steps as data and the first actual step size (Δy B ) and / or the second actual Step size (Δx B ) or the corresponding feed speeds determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass von dem oder den Sensoren (32) erfasste erste Ist-Schrittweiten (ΔyB) und/oder zweite Ist-Schrittweiten (ΔxB) und/oder Abweichungen dieser Ist-Schrittweiten (ΔyB; ΔxB), von den jeweiligen Soll-Schrittweiten (ΔyA; ΔxA), in einem Speicher gespeichert oder aufsummiert werden.Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that first actual step sizes (Δy B ) and / or second actual step sizes (Δx B ) and / or deviations of these actual step sizes () detected by the sensor (s) (32) Δy B ; Δx B ), of the respective target step sizes (Δy A ; Δx A ), are stored in a memory or added up. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem oder den Sensoren (32) erfasste zufällige oder systembedingte Abweichung der ersten Ist-Schrittweite (ΔyB) und/oder der zweiten Ist-Schrittweite (ΔxB) von der jeweiligen Soll-Schrittweite (ΔyA; ΔxA) über einen oder mehrere Nähschritte oder Vorschubzyklen durch Ändern oder Regeln der zugehörigen Schubgrössen (ΔyT; ΔxT) derart kompensiert wird, dass sich die Abweichungen im Mittel über einen oder mehrere Nähschritte oder Vorschubzyklen gegenseitig aufheben.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a random or system-related deviation of the first actual step size (Δy B ) and / or the second actual step size (Δx B ) from the one or more sensors (32) is detected The respective target step size (Δy A ; Δx A ) is compensated for over one or more sewing steps or feed cycles by changing or regulating the associated push sizes (Δy T ; Δx T ) in such a way that the deviations on average over one or more sewing steps or feed cycles cancel. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Sensoren (32) zur Auflösung einer Messgrösse in mindestens einer räumlichen Dimension ausgebildet sind.Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sensor or sensors (32) are designed to resolve a measurement variable in at least one spatial dimension. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Sensoren (32) eine parallel zur Nährichtung (y) ausgerichtete CCD-Zeile oder eine CCD-Matrix (50) oder eine Mikrokamera mit einer Bildverarbeitungseinheit zum Erfassen und Verarbeiten eines ein- oder zweidimensionalen Bildbereiches umfassen.Device according to claim 6, characterized in that the sensor or sensors (32) has a CCD line aligned parallel to the sewing direction (y) or a CCD matrix (50) or a micro camera with an image processing unit for detecting and processing a one- or two-dimensional one Include image area. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Sensoren (32) oder Verbindungsmittel zu dem oder den Sensoren (32) mindestens teilweise in einem Schacht 19 unterhalb einer Stichplatte (21) der Näh- oder Stickmaschine (1) angeordnet sind.Device according to one of claims 6 or 7, characterized in that the sensor or sensors (32) or connecting means to the sensor or sensors (32) at least partially in a shaft 19 below a needle plate (21) of the sewing or embroidery machine (1) are arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoröffnung (33) im Bereich einer Nadeleinstichöffnung (23) in die Stichplatte (21) eingelassen ist, dass diese Sensoröffnung (33) durch ein Schutzfenster (36) abgedeckt ist, und dass der oder die Sensoren (32) oder die Verbindungsmittel zu dem oder den Sensoren (32) mindestens teilweise unter diesem Schutzfenster (36) angeordnet sind.Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that a sensor opening (33) in the area of a needle insertion opening (23) is let into the throat plate (21), that this sensor opening (33) is covered by a protective window (36), and that the one or more sensors (32) or the connecting means to the one or more sensors (32) are at least partially arranged under this protective window (36). Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Nähgut (28) im Bereich des Schutzfensters (36) durch einen Gleitschuh oder Roller (38) auf die Stichplatte (21) oder das Schutzfenster (36) aufpressbar ist.Apparatus according to claim 9, characterized in that the sewing material (28) in the area of the protective window (36) can be pressed onto the throat plate (21) or the protective window (36) by a sliding shoe or roller (38). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Schutzfenster (36) eine Lichtquelle (52) angeordnet ist.Device according to one of claims 9 or 10, characterized in that a light source (52) is arranged under the protective window (36).
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