DE10026242A1 - Vorrichtung zum Wechseln des Oberfadens - Google Patents

Abstract

Um bei einem Roboter mit einem Nähkopf den Oberfaden vollautomatisch zu wechseln, wird ein Spulenmagazin vorgesehen, das ortsfest angeordnet ist. Die beim augenblicklichen Nähvorgang den Oberfaden liefernde Spule ist mit einer Trenn- und Fadenverbindungseinrichtung mit dem Roboter fest verbunden und macht so alle Bewegungen des Roboters mit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten An­ spruchs genannten Art.

Aus der japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 3-5834 ist eine Nähmaschine bekannt, der ein Spulenmagazin für die Oberfäden fest zugeordnet ist. Das Spulen­ magazin besteht aus einem Drehtisch, auf dem einzelne Spulen mit Fadenhaltern in auswechselbaren Auflagen angeordnet sind.

Zum Auswechseln des Oberfadens mit einem anderen wird der Oberfaden an einer Stelle oberhalb des Maschinenkopfes der Nähmaschine abgeschnitten und festge­ halten. Nach dem Austausch der Spule wird der neue Oberfaden mit dem alten Oberfaden durch eine Verknotungseinrichtung verknotet.

Diese Anordnung ist ausgelegt für eine stationäre Nähmaschine, an der stationär das Spulenmagazin angeordnet ist. Die stationäre Nähmaschine kann nur von einer Bedienperson bedient werden.

Darüber hinaus ist es bereits bekannt, einen Nähkopf an einem Roboter zu befesti­ gen, um Materialien, beispielsweise Sitzbezüge in der Automobilindustrie, vollauto­ matisch zu nähen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für einen Roboter mit einem Nähkopf eine Oberfadenwechselvorrichtung vorzuschlagen, mit der der Oberfaden automa­ tisch gewechselt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.

Die Lösung basiert auf der Erkenntnis, dass der Roboter die Garnstation, also den im Moment benötigten Oberfaden mitsamt Spule sowie die Fadentrenn- und -verbindungseinrichtung trägt, während das Spulenmagazin mit dem Spulenwechs­ ler ortsfest im Arbeitsbereich des Roboters angeordnet ist. Damit wird eine flexible Lösung geschaffen, mit der ein Roboter automatisch Materialien vernähen kann, während der Wechsel des Oberfadens schnell und zuverlässig vollautomatisch durchgeführt werden kann. Da das vollautomatische Wechseln des Unterfadens bereits zum Stand der Technik zählt, wird somit ein vollautomatisch arbeitender Nähroboter geschaffen, mit dem die anfallenden Näharbeiten schnell und problem- los durchgeführt werden können.

Die Unteransprüche 2 bis 10 beschreiben bevorzugte Ausgestaltungen der Erfin­ dung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1a eine Draufsicht auf ein Spulenmagazin mit zugeordnetem Nähroboter;

Fig. 1b eine vergrößerte Draufsicht auf das Spulenmagazin mit Arbeits­ station;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Spulenmagazins mit Aufnahmestation am Ro­ boter;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Aufnahmestation in Vorbereitung des Faden­ wechsels;

Fig. 4a,b Beginn des Auswechselvorganges einer Spule an das Spulen­ magazin;

Fig. 5 eine Detailansicht der Schere;

Fig. 6 eine Detailansicht des Spulenhalters an der Aufnahmestation;

Fig. 7 eine Seitenansicht des Spulenmagazins mit ausgewechselter Spule;

Fig. 8a-c 3 Stufen des Auswechselvorganges einer neuen Spule an die Ar­ beitsstation;

Fig. 9 eine Detailansicht der Spulenübergabe;

Fig. 10 eine Detailansicht des Verdrillvorganges;

Fig. 11 eine Seitenansicht des Spulenmagazins nach dem Wechselvorgang.

In Fig. 1a,b ist in Draufsicht ein Spulenmagazin 1 mit einem Nähroboter 2 dar­ gestellt.

Das Spulenmagazin 1 besteht aus einem in einem ortsfesten Gestell 3 gelagerten, antreibbaren Drehtisch 4, auf dem eine Anzahl von Spulen 5 stehend von einzelnen Spulenhaltern 6 gehalten sind. Jede Spule 5 trägt farblich unterschiedliche Fäden 7, die als Oberfaden beim Nähen dienen.

Jeder Spulenhalter 6 besteht aus einem federbelasteten, längsverschiebbaren Dorn 8, der auf der Unterseite des Drehtisches 4 angeordnet ist (Fig. 2). Sein freies, vorderes Ende ragt in den Spulenkörper hinein. Die Spulen können somit von Hand auf den Dorn aufgesteckt und wieder abgezogen werden.

Jeder Spule 5 ist ein ortsfester Haltearm 9 (Fig. 2) zugeordnet, der beabstandet übereinander drei Fadenklemmen 9.1 bis 9.3 seitlich auskragend trägt. Die Faden­ klemmen sind so angeordnet, dass sie den Faden 7 oberhalb der Spule 5 in deren verlängerten Achse gespannt halten. Das Ende des Fadens 7 befindet sich im oder unmittelbar oberhalb der obersten Fadenklemme 9.3.

Die Fadenklemmen 9.1 bis 9.3 bestehen aus einer feststehenden und einer feder­ belasteten Klemmbacke, wobei bei der Fadenklemme 9.3 zusätzlich die Möglichkeit besteht, die bewegliche Klemmbacke von außen mit Hilfe eines verfahrbaren Stiftes 10 zu öffnen. Hierzu ist der Stift 10 im Gestell 3 über einen Zylinder 11 gehalten.

Im Zentrum des Drehtisches 4 ist an dem Gestell 3 ein als Schlitten ausgebildeter, verfahrbarer Spulenwechsler 12 vorgesehen. Er macht aufgrund seiner Anordnung die Drehbewegungen des Drehtisches 4 nicht mit.

Der Spulenwechsler 12 besteht aus einem Greifer 13, der auf Höhe der Drehtisch­ oberfläche angeordnet ist und dazu dient, die Spulenhülsen an ihrem äußeren Um­ fang zu ergreifen.

Oberhalb des Greifers 13 sind an einem drehbar gelagerten Arm 14 auskragend zwei fluchtend übereinander angeordnete Fadengreifer 14.1 und 14.2 an dem Spu­ lenwechsler 12 angebracht. Die Fadengreifer bestehen aus jeweils zwei auseinan­ der und zusammen verfahrbaren Backen. Der Arm ist außermittig zu seiner Dreh­ achse angeordnet. Der Abstand der beiden Fadengreifer 14.1 und 14.2 ist so ge­ wählt, dass der Faden unterhalb der Fadenklemme 9.1 und zwischen den beiden Fadenklemmen 9.2 und 9.3 beim Spulenwechsel ergriffen werden kann, wie weiter unten beschrieben wird.

Der Spulenwechsler 12 besitzt einen translatorischen Antrieb mit Geradführungen, der es ihm erlaubt, von der in Fig. 1, 2 dargestellten Ruhestellung (im Zentrum des Drehtisches 4) nach rechts in Richtung auf den Nähroboter 2 zu verfahren.

An dem Nähroboter 2 befindet sich an seinem freien Arm ein an sich bekannter Nähkopf 15.

An dem Robotergehäuse ist eine Arbeitsstation 16 befestigt, in der auf einer Grund­ platte 17 die im Gebrauch befindliche Spule 5 abgestellt ist und von einem zangen­ artigen Spulengreifer 18 gehalten wird. Der zu vernähende Faden 7 wird über eine Fadenführung 19 von der Spule 5 abgezogen. Die Fadenführung 19 besteht aus zwei beweglichen, zangenartigen Armen, die im geschlossenen Zustand eine Öse bilden, durch die dann der Faden läuft.

Von der Fadenführung 19 wird der Faden 7 zu einem wiederum auskragend an einem Arm 20 angeordneten, ersten Fadenhalter 20.1 geführt, dem vertikal fluchtend beabstandet ein zweiter Fadenhalter 20.2 mit einem Sensor 21 zur Fadenerkennung folgt. Im Fadenverlauf folgt dann - wiederum fluchtend zu den beiden Fadenhaltern 20.1 und 20.2 - ein Fadenstopper 20.3, der bei Fadenriss anspricht und den Faden festhält. Zwischen der Fadenführung 19 und dem ersten Fadenhalter 20.1 ist nahe bei dem Fadenhalter 20.1 eine Schere 23 vorgesehen.

Die Schere 23, die beiden Fadenhalter 20.1 und 20.2, der Sensor 21 sowie der Fa­ denstopper 20.3 sind an dem vertikal ausfahrbaren Arm 20 befestigt, der von einer Antriebseinheit 22, die ebenfalls Bestandteil der Arbeitsstation ist, vertikal aus- und eingefahren werden kann. Diese Anordnung ist in Fig. 3 als Einzelheit näher dar­ gestellt (Fig. 3).

Weiterhin ist an der Arbeitsstation 16 ein Splicer 24 angeordnet, dessen Aufbau nicht näher erläutert werden muß, da derartige Vorrichtungen allgemein bekannt sind. Mit dem Splicer 24 (Fig. 4) können zwei Fadenenden miteinander verbunden werden. Der Splicer 24 ist seitlich neben der Spule in der Arbeitsstation angeordnet und kann bei Bedarf über einen Zylinder in den Fadenverlauf zwischen den beiden Fadenhaltern 20.1 und 20.2 bei eingefahrenem Arm 20 eingeschwenkt werden.

Da die Arbeitsstation an dem Nähroboter 2 befestigt ist, kann sie alle Drehbewe­ gungen des Roboters mitmachen.

Im folgenden wird ein Fadenwechselvorgang anhand der Fig. 1 bis 11 näher erläutert.

Es wird angenommen, dass der in Fig. 2 in der Arbeitsstation 16 benutzte Faden gewechselt werden muß, da nunmehr ein andersfarbiges Material zu vernähen ist.

Um den Wechselvorgang einzuleiten, wird der Nähvorgang unterbrochen und der Nähroboter 2 so gedreht, dass die in der Arbeitsstation 16 befindliche Spule 5 genau dem Spulenwechsler 12 gegenüber steht, wie dies in Fig. 1a, b sichtbar ist. Im Spulenmagazin 1 ist der Drehtisch so gedreht, dass ein leerer Spulenhalter 6 der auszuwechselnden Spule 5 gegenübersteht. Sodann wird der Dorn 8 von einer Betätigungseinrichtung zurückgezogen, so dass das freie Dornende nicht mehr über die Drehtischoberfläche hinausragt (Fig. 4a).

Nunmehr werden die beiden Fadenhalter 20.1 und 20.2 geschlossen, so dass der Faden arretiert und gleichzeitig zwischen diesen Fadenhaltern gespannt ist. Die Schere 21 bleibt geöffnet. Dann fährt die Antriebseinheit 22 den Arm 20 nach oben (Fig. 4a), so dass der Faden 7 mitgenommen wird, in dem er ein Stück von der Spule 5 abgewickelt wird. Anschließend wird der Spulenhalter 18 geöffnet (Fig. 6).

Gleichzeitig oder kurze Zeit später wird der Spulenwechsler 12 ausgefahren, d. h. nach rechts bewegt. Der Spulengreifer 13 ist geöffnet, ebenso die Fadengreifer 14.1 und 14.2. Dadurch können die Fadengreifer den Faden 7 zwischen der Fadenfüh­ rung 19 und der Schere 21 erfassen (Fig. 4b). Gleichzeitig ist der geöffnete Spu­ lengreifer 13 zwischen die geöffneten Zangen des Spulengreifers 18 und dem Außenumfang der Spule 5 positioniert.

In einem weiteren Schritt werden der Spulengreifer 13 und die beiden Fadengreifer 14.1 und 14.2 geschlossen. Der Faden ist nun zwischen den vier Fadengreifern ein­ gespannt. Sodann wird er von der Schere 21 abgeschnitten (Fig. 5); anschließend öffnet die Fadenführung 19.

Somit kann bei einem Zurückfahren des Spulenwechslers 12 die auszuwechselnde Spule 5 von der Arbeitsstation 16 auf den freien Platz auf dem Drehtisch 4 gezogen werden.

Wenn die Spule 5 ihre Position auf dem Drehtisch 4 erreicht hat (Fig. 7), ist gleich­ zeitig auch der von den Fadengreifern 14.1 und 14.2 gehaltene, abgeschnittene Faden in die Fadenklemmen. 9.1 und 9.2 gezogen, da die Fadengreifer 14.1 und 14.2 unterhalb bzw. oberhalb der Fadenklemmen 9.1 und 9.2 angeordnet sind.

Das freie Ende des abgeschnittenen Fadens wird von der dritten Fadenklemme 9.3 aufgenommen, wozu diese vorher von dem herabfahrenden Stift 10 (Fig. 7) geöff­ net wurde. Anschließend fährt der Stift 10 wieder in seine Grundstellung zurück (Fig. 2), wodurch das freie Fadenende festgeklemmt wird.

Gleichzeitig wird der Dorn 8 über die unterhalb des Drehtisches 4 angeordnete Betätigungseinrichtung freigegeben, so dass sein freies Ende in die Spule 5 einfah­ ren kann und diese so hält (Fig. 7).

Abschließend fährt der Spulenwechsler 12 in seine linke Ruhestellung (Fig. 8a).

In einem weiteren Schritt kann nunmehr die neue Spule 5 zur Arbeitsstation 16 ge­ bracht werden.

Hierzu wird der Drehtisch 4 soweit gedreht, bis die gewünschte Spule gegenüber der Arbeitsstation 16 steht. Sodann wird der Dorn 8 durch die Betätigungseinrich­ tung zurückgezogen; die Spule 5 ist nunmehr freigegeben. Anschließend fährt der Spulenwechsler 12 wieder nach rechts. Hierbei ergreifen die Fadengreifer 14.1 und 14.2 den in den Fadenklemmen 9.1 bis 9.3 gehaltenen Faden und halten ihn ge­ spannt (Fig. 8b).

Sodann wird der Spulenwechsler 12 weiter in Richtung auf die Arbeitsstation 16 be­ wegt, während gleichzeitig der Arm 14 um 180° gedreht wird (Fig. 8c). Damit wird erreicht, dass das freie Fadenende der neuen Spule nach unten zeigt, parallel zum Ende des abgeschnittenen Fadenendes, das noch am Nähroboter hängt (Fig. 9). Die beiden Fadenenden liegen nun nebeneinander in einer gemeinsamen Ebene.

Im nächsten Schritt wird der Splicer 24 eingeschwenkt aus seiner Ruheposition außerhalb des Fadenlaufes in den Fadenlauf. Er ist derart angeordnet, dass er die beiden Fadenstücke zwischen den Fadengreifern 14.1 und 14.2 bzw. zwischen den Fadenhaltern 20.1 und 20.2 erfaßt (Fig. 10). Hierzu wurde der Arm 20 vor dem Einschwenken des Splicers 24 wieder eingefahren.

Nachdem in dem Splicer 24 die beiden Fadenenden verknüpft wurden, werden die Fadengreifer 14.1 und 14.2 geöffnet und der Spulenwechsler 12 zurückgefahren in seine Ruheposition unter gleichzeitigem Drehen des Haltearmes 9 in seine Aus­ gangsposition (Fig. 11). Ebenfalls werden die Fadenhalter 20.1 und 20.2 geöffnet, während die Fadenführung 19 geschlossen wird.

Sodann kann der Nähkopf 15 wieder weiterarbeiten. Da nunmehr noch eine genau bekannte Länge des andersfarbigen Fadens bis zur Verknüpfungsstelle mit dem neuen Faden vorhanden ist, wurde der Wechselvorgang nicht am Ende der Nähnaht ausgeführt, sondern bereits so rechtzeitig, dass der alte Faden mit seiner wesentli­ chen Länge noch zum Beenden der Nähnaht herangezogen werden kann. Die Naht ist also erst dann fertig, wenn der neue Faden in der Nähe der Nähnadel sich befin­ det. Erst dann wird das zu vernähende Material gewechselt, so dass mit nur einem geringen Verlust am alten Faden gearbeitet werden kann.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Wechseln des Oberfadens an einer Näheinrichtung, be­ stehend aus einem Spulenmagazin, in dem mindestens zwei Spulen mit je einem Oberfaden vorgesehen sind, einer der Näheinrichtung zugeordneten Garnstation sowie einem Spulenwechsler zum Wechseln der Spule zwischen dem Spulenmagazin und der Arbeitsstation, einer Trenneinrichtung zum Durchtrennen des Oberfadens vor dem Fadenwechsel und einer Faden­ verbindungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Näheinrichtung (2) ein Roboter mit einem Nähkopf (15) ist, an dem die Arbeitsstation (16) befestigt ist, wobei die Arbeitsstation (16) die Trenn- und Fadenverbindungseinrichtung beinhaltet und dass das Spulenmagazin (1) mit dem Spulenwechsler (12) ortsfest im Arbeitsbereich des Roboters angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Spule (5) im Spulenmagazin (1) ein ortsfester Haltearm (9) mit mindestens zwei Fadenklemmern (9.1, 9.2) zu­ geordnet ist, die den Faden (7) oberhalb in der Spulenachse halten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spule (5) von einem federbelasteten verschiebbaren Dorn (8) gehalten ist.

4. Vorrichtung nach einem vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenwechsler (12) aus einem an einem verfahrbaren Schlitten befestigten Spulengreifer (13) und mindestens zwei Fadengreifern (14.1, 14.2) besteht.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulengreifer (13) zwei zangenartige Arme aufweist, mit der er die zu wechselnde Spule von dem Spulenmagazin (1) zur Arbeitsstation (16) bzw. umgekehrt verschiebt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Fadengreifer (14.1, 14.2) des Spulenwechslers (12) an einem drehbar gelagerten Arm (14) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Arbeitsstation (16) an einem vertikal verfahrbaren Arm (20) zwei ansteuerbare Fadenhalter (20.1, 20.2) vorge­ sehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Arm (20) unterhalb des ersten Fa­ denhalters eine Schere (23) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenverbindungseinrichtung (Splicer 24) in der Arbeitsstation seitlich außerhalb des Fadenverlaufes angeordnet und in den Fadenverlauf einschwenkbar ist.