| WO/2011/010333 | DOUBLE FRAME QUILTING MACHINE |
| JP04073254 | PILE YARN FEEDING ROLLER |
| JP2001032166 | MODULE HAVING ADAPTER FOR VARIOUS BARS |
Rausch, Christian (Queristrasse 12, Unterhaching, 82008, DE)
Greiner-mai, Klaus (Allinger Strasse 21, Puchheim, 82178, DE)
Bongratz, Rainer (Am Bucklberg 3, Feldkirchen-Westerham, 83620, DE)
Ferchau, Alfred (Germaniastrasse 57, Frankfurt, 60389, DE)
Rausch, Christian (Queristrasse 12, Unterhaching, 82008, DE)
Greiner-mai, Klaus (Allinger Strasse 21, Puchheim, 82178, DE)
Bongratz, Rainer (Am Bucklberg 3, Feldkirchen-Westerham, 83620, DE)
| 1. | Vorrichtung zum Erfassen von Fehlerstellen (46) in TuftingWare (10), mit einer Lichtquelle (52) zum Einstrahlen von Licht (50) auf die TuftingWare (10) und mit einer optischen Erfassungseinrichtung (52) zum Erfassen des von der TuftingWare (10) ausgehenden Lichts, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (52) die Rückseite (44) der TuftingWare (10) mit schräg einfallendem Licht (50) in einem Bestrahlungsbereich (B) bestrahlt, in dem wenigstens ein Greifer (34) zum Festhalten von PolmaterialSchlingen (22,24, 26,28, 30) und wenigstens ein Messer (36) zum Aufschneiden der Polmateri alSchlingen (2230) an der Vorderseite (38) der TuftingWare (10) angreifen, und dass die optische Erfassungseinrichtung (52) Intensitäten des von der Rückseite (44) der TuftingWare (10) innerhalb des Bestrahlungsbereichs (B) reflektierten Lichts erfasst und anhand der erfassten Lichtintensitäten durch Fehlerstellen bedingte Unebenheiten (46) der Rückseite (44) der TuftingWare (10) ermittelt. |
| 2. | Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Lichtquelle (48) ausgehende Licht (50), vorzugsweise durch eine optisches System, insbesondere durch ein Lin sensystem, parallel gerichtet ist. |
| 3. | Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht (50) im InfrarotBereich, insbesondere mit einer Wellenlänge von 103m bis 7, 8 10~7m liegt. |
| 4. | Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (48) eine Vielzahl von Infrarot Leuchtdioden aufweist, die insbesondere auf einer Linie oder/und gleich orien tiert angeordnet sind. |
| 5. | Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die TuftingWare (10) sich während Erfassung der Fehlerstellen in einer Förderrichtung (12) bewegt und dass die Bestrah lungsrichtung des einfallenden Lichts (50) im wesentlichen parallel oder vor zugsweise im wesentlichen quer zur Förderrichtung (12) verläuft. |
| 6. | Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Lichtquelle (48) ausgehende Licht mit der Rückseite (44) der TuftingWare (10) einen spitzen Winkel (a), vor zugsweise im Bereich von 10° bis 80°, insbesondere im Bereich von 30° bis 60°, einschließt. |
| 7. | Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung eine Kamera (52), insbesondere eine Zeilenkamera, umfasst. |
| 8. | Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung ein elektronisches Signalfilter, insbesondere ein Digitalfilter, umfasst. |
| 9. | Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter als FIRFilter, insbesondere als FIR Bandpaßfilter, ausgebildet ist. |
| 10. | Vorrichtung nach einem Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter zur Unterdrückung von regulären Hel ligkeitssignalen ausgebildet ist, die von der Struktur eines Trägermaterials (14) der TuftingWare (10), der Lage von Noppen (42) auf der Rückseite (44) der TuftingWare (10) oder dergleichen herrühren. |
| 11. | Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch wenigstens ein weiteres Filter zum Erkennen von Fa denbruchFehlerstellen oder/und DoppelfadenFehlerstellen, wobei die einzel nen Filter und/oder diesen zugeordnete Erkennungsschwellen zur Erkennung von Fehlerstellen, vorzugsweise zur unabhängigen Erkennung unterschiedli cher FehlerstellenTypen, ausgebildet sind. |
| 12. | Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (48) und/oder die Erfassungs einrichtung (52) zu dem Arbeitstakt einer Nadelbarre (66) zum Einnadeln des Polmaterials (16) in ein Trägermaterial (14) der TuftingWare (10) synchroni siert sind. |
| 13. | Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (48) und die Erfassungseinrich tung (52) wenigstens einen, beispielsweise drei, Erfassungszyklen je Arbeits takt durchlaufen und zeitlich auftretende Einschränkungen eines Sichtfeld der Erfassungseinrichtung (52) zeitlich ausblenden. |
| 14. | Verfahren zum Überwachen der Herstellung von TuftingWare (10) und zum Erfassen von Fehlerstellen, umfassend die Schritte : Einstrahlen von Licht (50) auf die TuftingWare (10) und Erfassen des von der TuftingWare (10) ausgehenden Lichts, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite der TuftingWare (10) in einem Bestrahlungsbereich (B) schräg mit Licht (50) bestrahlt wird, wobei in dem Bestrahlungsbereich (B) wenigstens ein Greifer (34) zum Festhalten von PolmaterialSchlingen (2230) und wenigstens ein Messer (36) zum Aufschneiden der PolmaterialSchlingen (2230) an der Vorderseite (38) der TuftingWare (10) angreifen, und dass In tensitäten des von der Rückseite (44) der TuftingWare (10) innerhalb des Be strahlungsbereichs (B) reflektierten Lichts erfasst und anhand der erfassten Lichtintensitäten durch Fehlerstellen bedingte Unebenheiten (46) der Rücksei te (44) der TuftingWare (10) ermittelt werden. |
| 15. | Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Lichtquelle (48) ausgehende Licht parallel gerichtet wird. |
| 16. | Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Lichtquelle (48) ausgehende Licht mit der Rückseite (44) der TuftingWare (10) einen spitzen Winkel (a), vor zugsweise im Bereich von 10° bis 80°, insbesondere im Bereich von 30° bis 60°, einschließt. |
| 17. | Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln der Fehlerstellen reguläre Hel ligkeitssignale, die von der Struktur eines Trägermaterials (14) der Tufting Ware (10), der Lage von Noppen (42) der TuftingWare (10) oder dergleichen herrühren, ausgefiltert werden. |
| 18. | Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (48) und die Erfassungseinrich tung (52) zu dem Arbeitstakt einer Nadelbarre (66) zum Einnadeln des Pol materials (16) in ein Trägermaterial (14) der TuftingWare (10) synchronisiert wird. |
| 19. | Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (48) und die Erfassungseinrich tung (52) wenigstens einen, beispielsweise drei, Erfassungszyklen je Arbeits takt durchlaufen und zeitlich auftretende Einschränkungen eines Sichtfeld der Erfassungseinrichtung (52) zeitlich ausblenden. |
| 20. | TuftingMaschine zum Herstellen von TuftingWare (10), insbesondere von VeloursteppichWare, mit einer Nadelbarre (66) zum Einnadeln von Polmateri al (16) in ein Trägermaterial (14) der TuftingWare (10), wenigstens einem Greifer (34) zum Festhalten von PolmaterialSchlingen (2230) und wenigstens einem Messer (36) zum Aufschneiden der PolmaterialSchlingen (2230) an der Vorderseite (38) der TuftingWare (10) und mit einer Vorrichtung nach ei nem der Ansprüche 1 bis 13. |
Tufting ist eines der gängigen Produktionsverfahren zur Herstellung von Teppich.
Dabei stechen vertikal bewegte, an einer Nadelbarre angeordnete Nadeln einen Pol- material-Faden von oben in ein zugeführtes flächiges Trägermaterial, vorzugsweise ein gewebtes Trägermaterial oder ein vliesartiges Trägermaterial. Beim Zurückziehen der Nadeln bildet sich an jeder Nadel auf der Vorderseite der Tufting-Ware eine Schlinge, die von einem Greifer, auch"Looper"genannt, festgehalten wird. Die Na- deln sind üblicherweise im Abstand weniger Millimeter auf der sich über mehrere Meter erstreckenden Nadelbarre befestigt und werden gemeinsam bewegt. Wird der Teppich als Velours produziert, was heutzutage etwa 70-80 % der Produktion aus- macht, so werden die Polmaterial-Schlingen mittels wenigstens eines zyklisch beweg- ten Messers aufgeschnitten, solange sie sich noch auf den Greifern befinden.
Da die zum Aufschneiden der Polmaterial-Schlingen verwendeten Messer einem na- türlichen Verschleiß unterliegen und im Betrieb verbogen, dejustiert oder stumpf werden können, kommt es bei der Herstellung von Tufting-Ware oftmals zu dem Problem, dass die Polmaterial-Schlingen, die sich auf den Greifern befinden, von den Messern nicht oder nicht vollständig aufgeschnitten werden. Dies führt dazu, dass zunächst auf die Tufting-Ware im Bereich der auf den Greifern aufgefädelten Polma- terial-Schlingen mechanische Zugkräfte ausgeübt werden, die bedingt durch eine Vorlaufbewegung der Tufting-Ware anwachsen. Schließlich kann es zu Fehlerstellen in der Tufting-Ware in Folge eines unkontrollierten Abreißens einzelner Filamente
oder eines gesamten Polmaterial-Fadens im Bereich der Polmaterial-Schlingen oder auch in Folge eines Einreißens des Trägermaterials kommen. Derartige Fehlerstellen werden je nach Stärke als"Schnittstreifen","Reißer"oder"Rupfer"bezeichnet. Sie sind schwer zu erkennen, insbesondere dann, wenn die Polmaterial-Schlingen von den Messern fast vollständig aufgeschnitten werden und lediglich einige Filamente des Polmaterials unkontrolliert abreißen. Gerade derartige Fehlerstellen sind mit her- kömmlichen Überwachungsverfahren und Überwachungsvorrichtungen nur sehr schwer und verhältnismäßig spät erfassbar.
Aus der US 5,550, 384 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei welchem die Tufting-Ware einseitig durch die Licht- quelle bestrahlt wird und mittels der optischen Erfassungseinrichtung auf der entge- gengesetzten Seite der Tufting-Ware das hindurchtretende Licht erfasst wird. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, dass ihre Komponenten auf beiden Seiten der Tufting- Ware angebracht werden müssen, was den Aufbau einer entsprechend ausgerüste- ten Tufting-Maschine kompliziert macht. Darüber hinaus lassen sich auch mit dieser Vorrichtung die vorstehend angesprochenen Fehlerstellen, die durch unkontrolliertes Abreißen von Polmaterial-Fäden oder einzelner Filamente davon entstehen, nicht mit hinreichender Zuverlässigkeit ermitteln.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche eine zuverlässige Erfassung von Fehlerstellen in Tufting-Ware unter verhältnismäßig geringem konstruktivem Aufwand zu einem frühen Zeitpunkt bei oder unmittelbar nach deren Entstehung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Erfassen von Fehlerstellen in Tuf- ting-Ware gelöst, wobei die Vorrichtung eine Lichtquelle zum Einstrahlen von Licht auf die Tufting-Ware und eine optische Erfassungseinrichtung zum Erfassen des von der Tufting-Ware ausgehenden Lichts aufweist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrich- tung ist ferner vorgesehen, dass die Lichtquelle die Rückseite der Tufting-Ware, die bei Produktion üblicherweise oben liegt, mit schräg einfallendem Licht in einem Be-
strahlungsbereich bestrahlt, in dem wenigstens ein Greifer zum Festhalten von Pol- material-Schlingen und wenigstens ein Messer zum Aufschneiden der Polmaterial- Schlingen an der Vorderseite der Tufting-Ware angreifen, und dass die optische Er- fassungseinrichtung Intensitäten des von der Rückseite der Tufting-Ware innerhalb des Bestrahlungsbereichs reflektierten Lichts erfasst und anhand der erfassten Licht- intensitäten durch Fehlerstellen bedingte Unebenheiten der Rückseite der Tufting- Ware ermittelt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, dass Unebenheiten, die beim Auf- schneiden der von dem Greifer gehaltenen Polmaterial-Schlingen auftreten, insbe- sondere aufgrund eines stumpfen, dejustierten oder verbogenen Messers, unmittelbar bei deren Entstehung erfasst werden. Dies geschieht dadurch, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung Unebenheiten der Tufting-Ware erfasst, welche aus mechanischen (Zug-) Spannungen resultieren, die sich dann aufbauen, wenn kein vollständiges Aufschneiden der Polmaterial-Schlingen durch die dafür vorgesehenen Messer erfolgt. Die lokalen Unebenheiten, insbesondere Vertiefungen bzw."Dellen", sind in der Bewegung der Tufting-Ware auf deren Rückseite solange vorhanden, bis die nicht vollständig aufgeschnittenen Polmaterial-Schlingen unter der mechanischen (Zug-) Spannung unkontrolliert abreißen. Nach dem Abreißen bewegt sich die Tuf- ting-Ware wieder in ihre Ausgangsform zurück, wobei die Unebenheiten (Vertiefun- gen,"Dellen") im Bereich der abgerissenen Polmaterial-Schlingen verschwinden. Mit anderen Worten sind die Unebenheiten ("Dellen") in der durchlaufenden Tufting- Ware bezüglich der Tufting-Maschine ortsfest und bilden sich in einem baulich schwer zugänglichen Bereich einige Stiche hinter den Nadeln aus.
An der fertigen Tufting-Ware können durch nicht ordnungsgemäß funktionierende Messer hervorgerufene Fehlerstellen allenfalls noch durch Begutachtung der Vorder- seite der Tufting-Ware zuverlässig erfasst werden, was in der Regel aufwändig ist und erst zu einem späteren Zeitpunkt nach der Produktion erfolgen kann. In der Fol- ge ist es dann aber problematisch, anhand der erfassten Fehlerstellen genau diejeni- gen Messer einer Tufting-Maschine zu identifizieren und dann zu warten oder
auszuwechseln, die für die Verursachung der Fehlerstellen verantwortlich sind. Auch in dieser Hinsicht weist die vorliegende Erfindung Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf, da die Fehlerstellen erfindungsgemäß bereits während der Entstehung erfasst werden, so dass Wartungspersonal sofort das fehlerhaft arbeitende Messer erkennen und warten oder ersetzen kann.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das von der Lichtquelle ausgehende Licht, vorzugsweise durch ein optisches System, insbesondere durch ein Linsensys- tem, parallel gerichtet ist. Durch die Verwendung von parallel gerichtetem Licht an- stelle von diffusem Licht, lassen sich Intensitätsunterschiede aufgrund von Unebenheiten auf der Rückseite der Tufting-Ware kontrastreicher darstellen. So ist es möglich, durch auf die Rückseite der Tufting-Ware schräg einfallendes, parallel gerichtetes Licht bestimmte Bereiche von Unebenheiten stärker hervorzuheben, da diese unter größerem Einfallwinkel bestrahlt werden, und andere Bereiche dunkler erscheinen zu lassen, da diese mit einem sehr kleinen Einfallwinkel bestrahlt werden oder gar im Schatten liegen.
Grundsätzlich kann unter dem Begriff"Licht"jegliche elektromagnetische Strahlung verstanden werden. So ist es möglich, Licht im sichtbaren Bereich zu verwenden.
Vorzugsweise sieht die Erfindung jedoch in einer Weiterbildung vor, dass das Licht im Infrarot-Bereich liegt, insbesondere mit einer Wellenlänge von 10-3m bis 7, 8'10'm.
Dadurch lassen sich Farbunterschiede von Polmaterial und Trägermaterial der Tuf- ting-Ware und andere Einflüsse von einfallendem sichtbarem Störlicht nivellieren.
In diesem Zusammenhang sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Lichtquelle eine Vielzahl von Infrarot-Leuchtdioden aufweist. Derartige Infrarot- Leuchtdioden sind kostengünstig verfügbar und ermöglichen durch Anordnung auf einer Linie und gleichgerichteter Orientierung eine hinreichend gute Bestrahlung brei- ter Bahnen aus Tufting-Ware mit konstanter Intensität.
Grundsätzlich kann die Strahlungsrichtung des einfallenden Lichtes gegenüber der Tufting-Ware beliebig gewählt werden. In einer Weiterbildung der Erfindung ist je- doch vorgesehen, dass die Tufting-Ware sich während Erfassung der Fehlerstellen in einer Förderrichtung bewegt und dass die Bestrahlungsrichtung des einfallenden Lichts im Wesentlichen quer zur Förderrichtung verläuft. Bei dieser Art der Bestrah- lung ergeben sich besonders signifikante Intensitätsunterschiede quer zur Förderrich- tung, die eine weiter vereinfachte Erfassung von Fehlerstellen ermöglichen, wie nachfolgend noch erläutert wird.
Ferner kann hinsichtlich der Bestrahlung vorgesehen sein, dass das von der Licht- quelle ausgehende Licht mit der Rückseite der Tufting-Ware einen spitzen Winkel, vorzugsweise im Bereich von 10° bis 80°, insbesondere im Bereich von 30° bis 60°, einschließt. Derartige Winkelbereiche sorgen für deutliche Intensitätsunterschiede und einen guten Kontrast im Bereich von durch die vorstehend angesprochenen Vor- gänge entstehenden Unebenheiten auf der Rückseite der Tufting-Ware.
Als optische Erfassungseinrichtung kann eine einfache Anordnung mehrerer licht- empfindlicher Dioden eingesetzt werden. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfin- dung sieht vor, dass die Erfassungseinrichtung eine Kamera, insbesondere eine Zeilenkamera, aufweist. Vorzugsweise tastet die Zeilenkamera die Rückseite der Tuf- ting-Ware quer zu deren Förderrichtung ab, was insbesondere bei Einstrahlung von parallel gerichtetem Licht mit Strahlungsrichtung quer zur Bewegungsrichtung des Teppichs aufgrund der sich einstellenden Intensitätsunterschiede und Kontraste Vor- teile bei der Erfassung von Fehlerstellen liefert.
Neben der Verwendung einer kostengünstig verfügbaren und verhältnismäßig einfach ansteuerbaren sowie signalmäßig einfach auswertbaren Zeilenkamera kann jedoch auch eine Flächenkamera eingesetzt werden. Als Kamera sind CMOS-oder CCD- Kameras einsetzbar.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Erfassungseinrichtung ein elektronisches Signalfilter, insbesondere ein Digitalfilter, umfasst. Dabei kann das Filter als FIR-Filter ("Finite Impulse Response"-Filter), insbesondere als FIR- Bandpassfilter, ausgebildet sein. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang ferner vor, dass das Filter zur Unterdrückung von in der Regel perio- disch auftretenden, regulären Helligkeitsssignalen ausgebildet ist, die von der Struk- tur eines Trägermaterials der Tufting-Ware, der Lage von Noppen auf der Rückseite der Tufting-Ware oder dergleichen herrühren. Mit anderen Worten wird das Bildsig- nal, das die Helligkeitsverteilung entlang der Nadelbarre der Tufting-Maschine reprä- sentiert, derart aufbereitet, dass es das reguläre Helligkeitssignal unterdrückt, das die Noppen und die Struktur des Trägermaterials verursachen. Dagegen wird die cha- rakteristische Lichtverteilung der Fehlerstelle, insbesondere des Rupfers, vom Filter gegenüber den vorstehend angesprochenen Störsignalen hervorgehoben.
Eine Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht darüber hinaus weiter vor, dass wenigstens ein weiteres Filter zum Erkennen von anderweitig verursachten Fehler- stellen, wie beispielsweise Fadenbruch-oder/und Doppelfaden-Fehlerstellen vorge- sehen sind. Dadurch wird es möglich, die Empfindlichkeit der Erkennung von Rupfern über die Filterparameter und den jeweiligen Filtern zugeordnete Erkennungsschwelle separat zu steuern und das Auftreten von Rupfern von anderen Fehlertypen, wie beispielsweise Fadenbruch-Fehlerstellen oder Doppelfaden-Fehlerstellen deutlich zu unterscheiden. In diesem Fall könnte der jeweilige Filter auch die charakteristischen Signale der jeweils anderen Fehlertypen schwächen.
Grundsätzlich ist es möglich, Lichtquelle und Erfassungseinrichtung kontinuierlich zu betreiben. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist hingegen vorgese- hen, dass die Lichtquelle oder/und die Erfassungseinrichtung zu dem Arbeitstakt ei- ner Nadelbarre zum Einnadeln des Polmaterials in ein Trägermaterial der Tufting- Ware synchronisiert sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle und die Erfassungseinrichtung wenigstens einen, beispielsweise drei, Erfassungszyklen je Arbeitstakt durchlaufen und zeitlich auftretende Einschränkungen eines Sichtfeldes
der Erfassungseinrichtung zeitlich ausblenden. Dadurch kann erreicht werden, dass nur dann eine Erfassung erfolgt, wenn das Sichtfeld der Erfassungseinrichtung nicht durch bewegte Teile der Tufting-Maschine eingeschränkt ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Überwachung der Herstellung von Tuf- ting-Ware und zum Erfassen von Fehlerstellen, umfassend die Schritte : Einstrahlen von Licht auf die Tufting-Ware und Erfassen des von der Tufting-Ware ausgehenden Lichts. Erfindungsgemäß ist bei diesem Verfahren ferner vorgesehen, dass die Rück- seite der Tufting-Ware in einem Bestrahlungsbereich schräg mit Licht bestrahlt wird, wobei in dem Bestrahlungsbereich wenigstens ein Greifer zum Festhalten von Polma- terial-Schlingen und wenigstens ein Messer zum Aufschneiden der Polmaterial- Schlingen an der Vorderseite der Tufting-Ware angreifen, und dass Intensitäten des von der Rückseite der Tufting-Ware innerhalb des Bestrahlungsbereichs reflektierten Lichts erfasst und anhand der erfassten Lichtintensitäten durch Fehlerstellen beding- te Unebenheiten der Rückseite der Tufting-Ware ermittelt werden.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das von der Licht- quelle ausgehende Licht parallel gerichtet. Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das von der Lichtquelle ausgehende Licht mit der Rückseite der Tufting- Ware einen spitzen Winkel, vorzugsweise im Bereich von 10°-80°, insbesondere im Bereich von 30°-60°, einschließen.
Wie bereits im Hinblick auf die erfindungsgemäße Vorrichtung erläutert, kann auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass die Lichtquelle und die Erfassungseinrichtung zu dem Arbeitstakt einer Nadelbarre zum Einnadeln des Pol- materials in ein Trägermaterial der Tufting-Ware synchronisiert wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle und die Erfassungseinrichtung wenigstens ei- nen, beispielsweise drei, Erfassungszyklen je Arbeitstakt durchlaufen. So ist es bei- spielsweise denkbar, dass die Nadelbarre sich während der Herstellung von Tufting- Ware zyklisch zwischen einer oberen Totpunkt-Stellung und einer unteren Totpunkt- Stellung hin-und herbewegt, wobei sie sich im Bereich der oberen Totpunkt-Stellung
etwa 30 ms aufhält. Innerhalb dieser 30 ms können dann beispielsweise drei Erfas- sungszyklen erfolgen, d. h. es können drei Aufnahmen mit der Erfassungseinrichtung vorgenommen werden, wobei jede Aufnahme etwa 10 ms benötigt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Tufting-Maschine zum Herstellen von Tufting-Ware, insbesondere von Veloursteppich-Ware, mit einer Nadelbarre zum Einnadeln von Polmaterial in ein Trägermaterial der Tufting-Ware, wenigstens einem Greifer zum Festhalten von Polmaterial-Schlingen und wenigstens einem Messer zum Aufschnei- den der Polmaterial-Schlingen an der Vorderseite der Tufting-Ware und mit einer Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren beispielhaft erläu- tert. Es stellen dar : Fig. 1 eine schematische Darstellung der Situation bei der Entstehung einer Fehler- stelle in einer Tufting-Ware aufgrund eines nicht ordnungsgemäß funk- tionierenden Messers ; Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenspiels zwischen der Bestrahlung der Tufting-Ware durch die Lichtquelle und der Erfas- sung in dem Bestrahlungsbereich mittels der Erfassungseinrichtung ; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Tufting-Maschine in einer Betriebsphase, in der sich die Nadelbarre im Bereich ihrer oberen Totpunkt-Stellung befindet ; Fig. 4 eine schematische Darstellung der Tufting-Maschine gemäß Fig. 3 in einer Stellung, in welcher sich die Nadelbarre in ihrer unteren Totpunkt- Stellung befindet Fig. 5 eine Ansicht entsprechend der Schnittlinie V-V aus Fig. 3 und
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Erfassungssignallaufs über dem Ort ent- lang der Sichtlinie der Erfassungseinrichtung parallel zur Nadelbarre.
In Fig. 1 ist die Situation der Entstehung von Fehlerstellen bei der Herstellung von Tufting-Ware schematisch in der Seitenansicht dargestellt. Eine Tufting-Waren-Bahn 10 bewegt sich entsprechend Pfeil 12 in Fig. 1 in einer Förderrichtung nach links, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 3 m/min. Die Tufting-Ware 10 setzt sich zusammen aus einem Trägermaterial 14 und einem Polmaterial 16, das fadenförmig zugeführt wird. Das Polmaterial 16 wird über eine Vielzahl von Nadeln 18, die an ei- ner in Fig. 1 nicht gezeigten Nadelbarre fixiert sind, in das Trägermaterial 14 einge- bracht, man spricht auch von"Einnadeln". Dies erfolgt dadurch, dass die Nadeln 18 zyklisch entsprechend Pfeil 20 nach oben und nach unten bewegt werden und bei ihrer Bewegung nach unten das Trägermaterial 14 durchdringen, wobei sie den Pol- material-Faden 16 mitnehmen. Bei ihrer zyklischen Bewegung nach oben und nach unten bilden sich auf der Funktionsseite 38 (auch"Vorderseite"genannt) der Tufting- Ware 10 Polmaterial-Schleifen 22,24, 26,28, 30, die von einem fingerartigen Fort- satz 32 eines metallischen Greifers 34 festgehalten werden. Der metallische Greifer 34 bewegt sich ebenfalls gemäß Pfeil 35 zyklisch parallel zu der Tufting-Ware 10 in Fig. 1 nach links oder nach rechts.
Bei der Herstellung von Velours-Tufting-Ware sind die einzelnen Polmaterial-Schleifen mit einem Messer 36 aufzuschneiden. Das Messer 36 bewegt sich dabei gemäß Pfeil 37 zyklisch nach oben und nach unten, d. h. im Wesentlichen orthogonal zu der Be- wegungsrichtung 12 der Tufting-Ware 10, um die von dem Greifer 34 aufgenomme- nen und festgehaltenen Polmaterial-Schleifen 22 bis 30 zu durchtrennen. Nach einem vollständigen Durchtrennen der Polmaterial-Schleifen ergibt sich auf der Funktions- seite 38 der Tufting-Ware eine Vielzahl von Fäden 40. Die Fäden 40 sind über oben- liegende Schlaufen, die im Folgenden aufgrund ihrer Festigkeit Noppen 42 genannt werden, auf der Rückseite 44 jeweils paarweise miteinander verbunden. Die Fäden 40 weisen auf der Funktionsseite 38 bei ordnungsgemäß funktionierendem Messer
36 ein klar definiertes Schnittende auf, wobei alle Filamente der Fäden gleich weit von dem Trägermaterial 14 auf der Funktionsseite 38 vorstehen.
Fig. 1 zeigt jedoch einen Zustand, bei welchem das Messer 36 nicht mehr ordnungs- gemäß funktioniert. Der Zustand tritt beispielsweise dann auf, wenn das Messer 36 stumpf, dejustiert oder verbogen ist. In diesem Zustand werden die einzelnen Polma- terial-Schleifen 22 bis 30 nicht mehr vollständig von dem Messer 36 aufgeschnitten und sie verharren-gehalten von den einzelnen nicht durchtrennten Filamenten- unerwünscht lange auf dem Greifer 34 aufgefädelt. Aufgrund der durch den Pfeil 12 dargestellten Bewegung der Tufting-Ware in Fig. 1 nach links, die sich aus der Her- stellung der Tufting-Ware 10 als kontinuierliches Bandmaterial ergibt, kommt es we- gen der unzureichenden Durchtrennung der Polmaterial-Schleifen 22-30 zu einem Spannungszustand und einer Deformation der Tufting-Ware 10 im Bereich 46. Dies liegt daran, dass die Polmaterial-Schleifen 28 und 30 aufgrund der unzureichenden Durchtrennung durch das Messer 36 noch mit den einzelnen nicht durchtrennten Filamenten auf dem Greifer 34 gehalten werden. Die Förderbewegung der Tufting- Ware 10 gemäß Pfeil 12 führt jedoch dazu, dass die einzelnen Polmaterial-Schleifen 28 und 30, insbesondere die Schleife 30, stark gespannt werden, bis sie schließlich filamentweise aufbrechen. Dieses Aufbrechen erfolgt jedoch nicht annähernd so gleichmäßig wie durch einen definierten Schnitt mittels eines ordnungsgemäß funkti- onierenden Messers 36 : Vielmehr erfolgt dieses Aufbrechen unkontrolliert, so dass einzelne Filamente verschiedener Länge vorstehen oder das Trägermaterial 14 ein- reißt. Jedenfalls ergibt sich aufgrund unzureichend schneidender Messer 36 eine Tuf- ting-Ware 10, bei der die einzelnen Fäden 40 unregelmäßig vorstehende Filamente 49 oder einzelne Einrissstellen in dem Trägermaterial 14 aufweisen. Derartige sich aus der Situation gemäß Fig. 1 ergebende Fehlerstellen werden im Fachjargon auch als"Schnittstreifen","Reißer"oder"Rupfer"bezeichnet. Das Problem derartiger Feh- lerstellen liegt insbesondere darin, dass sie die Qualität der Funktionsseite 38 der Tufting-Ware hinsichtlich ihres optischen Erscheinungsbildes beeinträchtigen und bislang erst relativ spät bei Begutachtung der Funktionsseite 38 der Tufting-Ware erkennbar sind.
Fig. 2 zeigt nun das Grundprinzip der Erfindung, die an diesem Punkt ansetzt. Wie- derum ist die Tufting-Ware 10 gezeigt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind die einzelnen Polmaterial-Fäden nicht dargestellt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Bereich 46 in Fig. 2 aufgrund der in Fig. 1 gezeigten und mit Bezug darauf ge- schilderten Vorgänge momentan deformiert ist, d. h. aufgrund der unzureichenden Durchtrennung der Polmaterial-Schleifen 28 und 30, die sich in dem in Fig. 2 gezeig- ten Zustand im Bereich 46 noch auf dem Greifer 34 aufgefädelt befinden.
Fig. 2 zeigt ferner eine Lichtquelle 48 aus der parallel gerichtetes Infrarotlicht 50 in einem Winkel a von etwa 30° schräg auf die Tufting-Ware 10 eingestrahlt wird. Die Bestrahlung erfolgt in einem Bestrahlungsbereich B. Der Bestrahlungsbereich B wird zumindest teilweise mittels einer Kamera 52 überwacht. Die Kamera 52 weist ein Objektiv 54 auf. Der Erfassungsbereich der Kamera 52 ist durch die strichlierten Li- nien 56 gekennzeichnet. Die Gleichrichtung der Infrarot-Lichtstrahlen 50 erfolgt mit- tels eines nicht gezeigten optischen Linsensystems.
Unter der Bestrahlung mit dem Infrarotlicht 50 kommt es im Verformungsbereich 46 zu stärker bestrahlten Flächenabschnitten 58 und weniger stark bestrahlten Flächen- abschnitten 60. Man stelle sich den Verformungsbereich 46 wie einen trichterförmi- gen Krater vor. Aufgrund des deutlich kleineren Einfallswinkels des Lichts 50 im Flächenabschnitt 60 gegenüber dem deutlich größeren Einfallwinkel des Lichts 50 im Flächenabschnitt 58 kommt es im Flächenabschnitt 58 zu sehr starken Reflexionen, wohingegen es im Flächenabschnitt 60 zu allenfalls geringen Reflexionen kommt. Im Extremfall trifft das Infrarotlicht 50 im Flächenabschnitt 58 zumindest teilweise senk- recht auf die Tufting-Ware, wohingegen Teile des Flächenabschnitt 60 vollständig im Schatten liegen. Die Intensitätsunterschiede des von dem Flächenbereich 58 und 60 reflektierten Lichts können von der Kamera 52 erfasst und mit einer nicht gezeigten Auswerteelektronik ausgewertet werden. Die Auswertung ist erheblich einfacher und zuverlässiger als bei Systemen, bei welchen die Rückseite 44 der Tufting-Ware mit diffusem Licht im Wesentlichen orthogonal von oben ausgeleuchtet wird.
Fig. 3 und 4 zeigen schematisch eine Tufting-Maschine 64, bei welcher die Erfindung zum Einsatz kommt, um die Herstellung von Tufting-Ware 10 zu überwachen. Dabei wird das Trägermaterial 14 von einer Vorratsrolle 68 abgerollt. Es wird unter einer Nadelbarre 66 hindurchgeführt, an der eine Vielzahl von Nadeln 18 befestigt sind.
Typischerweise beträgt die Breite einer Nadelbarre mehrere Meter, beispielsweise 4 bis 5 m, wobei die einzelnen Nadeln 18 im Abstand weniger Millimeter daran befes- tigt sind. Die Nadelbarre 66 wird entsprechend Pfeil 201 aus der in Fig. 3 gezeigten oberen Totpunkt-Stellung nach unten bewegt, wobei die einzelnen Nadeln 18 das Trägermaterial 14 durchdringen und dabei Polmaterial-Fäden durch das Trägermate- rial hindurchführen, wie mit Bezug auf Fig. 1 repräsentativ für lediglich eine Nadel 18 erläutert. Hinter der Reihe von Nadeln 18 liegt in Materialflussrichtung 12 bereits fertige Tufting-Ware 10 vor. Wie mit Bezug auf Fig. 1 erläutert, erfolgt unterhalb der Nadelreihe auf der Funktionsseite 38 der Tufting-Ware 10 der Schnittvorgang zum Aufschneiden der einzelnen Polmaterial-Schleifen mittels der in Fig. 3 nicht darge- stellten Greifer 34 und Messer 36. Die Tufting-Ware 10 wird sodann über eine weite- re Förderrolle 70 weitergefördert.
Fig. 3 und 4 zeigen ferner eine Kamerasichtlinie 72 einer dort nicht gezeigten Zeilen- kamera, die die Rückseite 44 der Tufting-Ware überwacht. Ferner zeigen Fig. 3 und 4 einen mit einer Ellipse schematisch wiedergegebenen Verformungsbereich 46 in Form eines trichterförmigen Kraters, der sich entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 1 momentan an der gezeigten Stelle ausbildet.
In der in Fig. 4 gezeigten unteren Totpunkt-Stellung der Nadelbarre 66 erfolgt kei- nerlei Erfassung von Fehlerstellen, da die Nadelbarre die Rückseite 44 der Tufting- Ware 10 teilweise abdeckt und somit keine zuverlässige Erfassung von Fehlerstellen zulässt. Die Nadelbarre 66 bewegt sich jedoch zyklisch entsprechend der Pfeile 201 und 202 nach oben und nach unten und erreicht ausgehend von der Darstellung ge- mäß Fig. 4 die in Fig. 3 gezeigte obere Totpunkt-Stellung. Für eine Bewegung aus
der oberen Totpunkt-Stellung gemäß Fig. 3 und die untere Totpunkt-Stellung gemäß Fig. 4 benötigt die Nadelbarre 66 beispielsweise 60 ms.
Erreicht die Nadelbarre 66 die obere Totpunkt-Stellung gemäß Fig. 3, so wird die Lichtquelle 48 eingeschaltet, woraufhin diese parallel gerichtete Infrarotstrahlung 50 quer zur Bewegungsrichtung 12 auf den Bereich der Kamerasichtlinie 72 aussendet.
Dies ist möglich, da sich die Nadelbarre 66 in ihrer oberen Totpunkt-Stellung befindet und das Sichtfeld von der Lichtquelle 48 zu der Kamerarichtlinie 72 freigibt. Sodann treten die in Fig. 2 gezeigten und mit Bezug darauf geschilderten Effekte unter- schiedlicher Reflektionen im Verformungsbereich 46 auf. Dies bedeutet, dass der schraffiert gezeichnete"dunkle"Flächenabschnitt 60 das eingestrahlte Licht 50 weni- ger stark reflektiert als der unschraffiert gezeichnete Flächenabschnitt 58, so dass der Flächenabschnitt 60 dunkler erscheint als der Flächenabschnitt 58.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Aktivierung der Lichtquelle 48 und die zeitgleiche Aktivierung der Kamera 52 synchronisiert zu dem Arbeitstakt der Nadelbarre 66 er- folgt, so dass beispielsweise dann, wenn sich die Nadelbarre 66 in ihrer oberen Tot- punkt-Stellung gemäß Fig. 3 befindet, jeweils drei Erfassungszyklen durchlaufen werden, was beispielsweise 30 ms in Anspruch nimmt, und dass dann, wenn sich die Nadelbarre 66 in ihrer unteren Totpunkt-Stellung gemäß Fig. 4 befindet, was eben- falls beispielsweise 30 ms in Anspruch nimmt, keinerlei Erfassungszyklen durchlaufen werden und die Lichtquelle 48 inaktiv bleibt.
Die nicht gezeigte Kamera erfasst die Intensitätsunterschiede und leitet entspre- chende Signale an eine Auswerteeinheit weiter. Die Auswerteeinheit empfängt die Signale der Kamera und wertet diese aus.
Fig. 5 zeigt eine Ansicht entlang der Schnittlinie V-V aus Fig. 3. Die Förderrichtung 12 der Tufting-Ware ist aus der Zeichenebene heraus gerichtet. Aus Fig. 5 wird ersicht- lich, dass die Lichtstrahlen 50 quer zur Förderrichtung 12 eingestrahlt werden und in einem Winkel a auf die Tufting-Ware 10 treffen. Daraus ergeben sich die Kontrastun-
terschiede der Flächenabschnitte 58 und 60 der Delle 46, welche quer zur Förderrich- tung 12 und damit mit hoher Zuverlässigkeit erfassbar sind. Es sind drei Zeilenkame- ras 521, 52z und 523 vorgesehen, die die gesamte Breite der Tufting-Ware 10 entlang der Kamerasichtlinie 72 überwachen. Der Vollständigkeit halber ist in Fig. 5 auch die Nadelbarre 66 mit den Nadeln 18 punktiert gezeigt, die hinter der Zeichenebene liegt.
Ein beispielhafter Signalverlauf für eine Abtastung entlang der Kamerasichtlinie 72 ist in Fig. 6 gezeigt. Dort ist gezeigt, dass zwischen den Orten xo und xl die Kamera In- tensitätsunterschiede erfasst, die durch die auf der Rückseite 44 der Tufting-Ware 10 vorhandenen Noppen 42 sowie durch die Struktur des Trägermaterials 14 bei Be- strahlung mit dem Infrarotlicht 14 auftreten. Zwischen den Orten Xi und x2 erfasst die Kamera einen Flächenabschnitt, in welchem das reflektierte Licht höhere Intensi- tät aufweist. Dies ist beispielsweise der Flächenabschnitt 58. Zwischen den Orten x2 und X3 erfasst die Kamera hingegen einen Flächenabschnitt, in welchem die Intensi- tät des reflektierten Lichts stark reduziert ist. Dieser Flächenbereich entspricht dem in Fig. 2 mit 60 bezeichneten Flächenabschnitt. Schließlich erfasst die Kamera nach dem Ort X3 wieder die"normale"Rückseitenstruktur, bei welcher lediglich die Noppen 42 und die Struktur des Trägermaterials 14 das Signal bilden.
Die nicht gezeigte Auswerteeinheit umfasst schließlich verschiedene Filter, die es ermöglichen, die sich aus der"normalen"Flächenstruktur der Rückseite 44 der Tuf- ting-Ware 10 ergebenden Signale sowie eventuell jeweils auch die Signalverläufe anderer Fehlertypen herauszufiltern oder zu schwächen und lediglich die sich auf- grund der Intensitätsunterschiede des in einem Verformungsbereich 46 reflektierten Lichts ergebenden Signale zu erfassen.
Mit der Erfindung wird eine Überwachungsvorrichtung, ein Verfahren zur Überwa- chung der Herstellung von Tufting-Ware sowie eine Tufting-Maschine bereitgestellt, mit welchen Fehlerstellen, die aufgrund von unzureichend funktionierenden Messern bei der Herstellung von Tufting-Ware entstehen, schnell und zuverlässig bei ihrer
Entstehung erfasst werden können und entsprechende Maßnahmen an der Tufting- Maschine vorgenommen werden können, bevor längere Materialabschnitte von Tuf- ting-Ware minderer Qualität erzeugt werden.