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Die
Erfindung betrifft eine Nähmaschine
zum Vernähen
zweier Nähgutteile
unter Einarbeitung von Mehrweite.
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Eine
derartige Nähmaschine
mit der Typenbezeichnung Klasse 550-16 der Anmelderin ist durch offenkundige
Vorbenutzung bekannt. Dort wird das intermittierende Anheben des
oberen Stoffschiebers realisiert durch eine mechanisch von der Drehung
einer Armwelle zum Antrieb der Nadelstange abgeleitete Bewegung.
Der hiermit verbundene konstruktive Aufwand ist erheblich. Zwar
lässt sich
der Hubzyklus des oberen Stoffschiebers über Anschläge in gewissen Grenzen variieren,
eine insbesondere automatisierte Anpassung der Hubbewegung an sich
verändernde
Nähbedingungen
ist jedoch nicht möglich.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nähmaschine
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Einstellmöglichkeiten
für das
intermittierende Anheben des oberen Stoffschiebers während des
Nähbetriebs
flexibler gestaltet sind.
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Diese
Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch
eine Nähmaschine
mit den im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
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Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass ein unabhängig
vom Nadelantrieb arbeitender Hub-Antriebsmotor die für die Variation
der Einstellungen des intermittierenden Anhebens des oberen Stoffschiebers
notwendige Flexibilität
schafft. Das intermittierende Anheben des oberen Stoffschiebers
erfolgt hierbei insbesondere synchronisiert jeweils während des
Einstechens der Nähnadel.
Hierdurch wird eine unerwünschte
Relativverschiebung der beiden Nähgutteile
zueinander bzw. der beiden Nähgutteile
zu einem Stichloch der Nähmaschine
bei angehobenem oberen Stoffschieber vermieden. Durch den unabhängig vom
Nadelantrieb erfolgenden angesteuerten Hub des oberen Stoffschiebers
kann dessen Hubsequenz während
des Nähbetriebs
völlig
frei vom Nadelantrieb vorgegeben werden. Auch die Hubhöhe und bevorzugt
auch die Kraft, mit der der obere Stoffschieber in seiner abgesenkten
Position gegen den unteren Stoffschieber drückt und damit die zwischenliegenden
Nähgutteile
klemmt, kann in feiner Abstimmung vorgegeben werden.
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Ein
Linearmotor nach Anspruch 2 führt
zu einem besonders einfachen Aufbau des unabhängigen Hubantriebs des oberen
Stoffschiebers.
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Ein
Hubzyklus nach Anspruch 3 ermöglicht einen
sicheren Hubbetrieb des oberen Stoffschiebers. Ein derartiger Hubzyklus
kann auch bei hohen Arbeitsfrequenzen der Nadel mit deren Hubzyklus synchronisiert
werden.
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Eine
Ausgestaltung der Hubantriebs-Steuereinrichtung nach Anspruch 4
vermindert eine Geräuschbelastung
beim Nähbetrieb,
da der obere Stoffschieber beim Absenken nicht ungebremst auf die
Nähgutteile
bzw. den unteren Stoffschieber aufschlägt. Neben der Geräuschbelastung
wird auch eine Belastung der beteiligten Komponenten verringert.
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Eine
Hubstange nach Anspruch 5 führt
zu einem einfachen mechanischen Aufbau des hubverlagerbaren oberen
Stoffschiebers.
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Dies
gilt insbesondere für
einen fluchtenden Aufbau nach Anspruch 6.
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Ein
Tragkörper
nach Anspruch 7 gewährleistet,
dass nur derjenige Teil einer oberen Stoffschieber-Baugruppe tatsächlich hubverlagert
wird, der zum Nähgut-Vorschub
tatsächlich
benötigt
wird, nämlich
ein am Nähgut
anliegender Abschnitt der oberen Stoffschieber-Baugruppe, der in
dieser Beschreibung als „oberer
Stoffschieber" bezeichnet wird.
Dies reduziert die bewegten Massen, so dass der Hubantrieb auch
bei hohen Nähfrequenzen
synchronisiert mit der Bewegung der Nadel erfolgen kann.
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Eine
Hubantriebs-Steuereinrichtung nach Anspruch 8 vermeidet das Erfordernis
einer separaten Nadel-Positionsbestimmung durch die Hubantriebs-Steuereinrichtung.
Die Nadelpositionsinformation kann bei der Ausgestaltung der Hubantriebs-Steuereinrichtung
nach Anspruch 8 vom Nadelantrieb, der über einen entsprechenden Positionsgeber
verfügt,
abgefragt werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 perspektivisch
eine Nähmaschine,
bei der zur Sichtbarmachung interner Details Gehäuseelemente abgenommen sind;
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2 Näh- und Antriebskomponenten
der Nähmaschine
nach 1 im Bereich einer oberen Stoffschieber-Baugruppe
von dieser, wobei ein oberer Stoffschieber in einer bis auf den
unteren Stoffschieber abgesenkten Position dargestellt ist;
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3 eine
zu 2 ähnliche
Darstellung mit angehobenem oberen Stoffschieber;
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4 eine
Seitenansicht der Näh-
und Antriebskomponenten im Bereich der oberen Stoffschieber-Baugruppe
in der Position nach 2;
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5 eine
stirnseitige Ansicht gemäß Blickrichtung
V in 4;
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6 eine
zu 5 ähnliche
Darstellung mit der oberen Stoffschieber-Baugruppe in angehobener Position;
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7 einen
Detailausschnitt der Nähmaschine
im Bereich einer Stichlochplatte;
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8 ein
Zeitdiagramm, welches den zeitlichen Verlauf einerseits einer Bestromung
eines Hub-Antriebsmotors und andererseits einer Hubbewegung eines
oberen Stoffschiebers während
eines Hubzyklus darstellt.
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Eine
Nähmaschine 1 hat
einen oberen Arm 2, einen vertikalen Ständer 3 und ein unteres
Gehäuse,
das üblicherweise
als Grundplatte 4 bezeichnet ist. Die Grundplatte 4 hat
eine nach oben ragende Säule 5,
weshalb die Nähmaschine 1 auch
als Säulennähmaschine
bezeichnet wird. Im Arm 2 ist eine Armwelle 6 gelagert,
die z. B. in der Ausschnittsdarstellung der 2 gezeigt
ist. Der Antrieb der Armwelle 6 und damit der wesentlichen
Nähkomponenten
der Nähmaschine 1 erfolgt über einen
in der Grundplatte 4 montierten Antriebsmotor 7 und
einen in der Zeichnung nicht näher
dargestellten und im Ständer 3 untergebrachten
Riemenantrieb. Über
die Armwelle 6 und einen Kurbeltrieb 8 ist eine
im Arm 2 vertikal gelagerte Nadelstange 9 vertikal
auf- und abgehend antreibbar, die an ihrem unteren Ende eine Nadel 10 trägt. Unterhalb
der Nadelstange 9 ist in der Säule 5 ein Greifer
drehantreibbar gelagert. Zu vernähende
Nähgutteile
werden über eine
die Oberseite der Säule 5 bildende
und seitlich längs
der Nährichtung über die
Säule 5 überstehende
Stichlochplatte 11 geführt,
durch die die Nadel 10 in den Bereich des Greifers hindurchtritt.
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Zum
Vorschieben der miteinander zu vernähenden Nähgutteile in Nährichtung
der Nähmaschine 1 dienen
eine untere Stoffschieber-Baugruppe 12 und eine obere Stoffschieber-Baugruppe 13.
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Die
untere Stoffschieber-Baugruppe 12 hat zwei nebeneinander
laufende untere Transportbänder 14, 15,
die als Polyuretan-beschichtete Zahnriemen ausgeführt sind.
Die Transportbänder 14, 15 werden über in der
Säule 5 gelagerte
Zahnscheiben von einem gemeinsamen Antrieb so angetrieben, dass
sie sich relativ zur Stichplatte 11 in der Nährichtung
mit gleicher Geschwindigkeit bewegen.
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Jeweils
mit einem der beiden unteren Transportbänder 14, 15 zum
Nähgut-Vorschub wirken zwei obere
Transportbänder 16, 17 zusammen.
Die oberen Transportbänder 16, 17 sind
als geschlossene Endlos-Transportbänder und ebenfalls als Polyuretan-beschichtete
Zahnriemen ausgeführt.
Das obere Transportband 16 ist dabei oberhalb des unteren Transportbandes 14 angeordnet
und wirkt mit diesem zusammen. Das obere Transportband 17 ist
oberhalb des unteren Transportbandes 15 angeordnet und wirkt
mit diesem zusammen. In Nährichtung
ist das obere Transportband 17 gegenüber dem oberen Transportband 16 versetzt
angeordnet. Die Nadel 10 sticht neben dem oberen Transportband 16 und
aus Blickrichtung der 4 vor dem oberen Transportband 17 in
das Nähgut
ein und übergibt
einen nicht dargestellten Nadelfaden zwischen den beiden unteren
Transportbändern 14 und 15 an
den Greifer.
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Dort,
wo das obere Transportband 16 mit dem unteren Transportband 14 zusammenwirkt,
ist das obere Transportband 16 über eine Umlenkrolle 18 umgelenkt.
Im weiteren Verlauf wird das obere Transportband 16 durch
Umlenk- und Führungselemente
so geführt,
dass ein abwärtslaufendes
Transportbandtrum benachbart zu einem aufwärtslaufenden Transportbandtrum
läuft.
Die Führungs-
und Umlenkelemente sind getragen von einer gehäusefesten Tragstruktur 19.
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Entsprechend
ist dort, wo das andere obere Transportband 17 mit dem
unteren Transportband 15 zusammenwirkt dieses obere Transportband 17 über eine
Umlenkrolle 20 umgelegt. Im weiteren Verlauf wird auch
das obere Transportband 17 durch Umlenk- und Führungselemente
so geführt,
dass ein abwärtslaufendes
Transportbandtrum benachbart zu einem aufwärtslaufenden Transportbandtrum
läuft. Auch
die Führungs-
und Umlenkelemente für
das obere Transportband 17 sind von der Tragstruktur 19 getragen.
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Angetrieben
werden die oberen Transportbänder 16, 17 über benachbarte
Zahnscheiben 21, 22, die drehfest auf eine parallel
zur Armwelle 6 verlaufende Antriebswelle 23 aufgesteckt
sind. Letztere wird über
ein Umlenkgetriebe 24 angetrieben von einem Bandantriebs-Schrittmotor 25.
Die dem oberen Transportband 17 zugeordnete Zahnscheibe 22 hat eine
größere Zahnzahl
als die dem oberen Transportband 16 zugeordnete Zahnscheibe 21,
deshalb, da beide Zahnscheiben 21, 22 vom gleichen
Bandantrieb-Schrittmotor 25 angetrieben
sind, das obere Transportband 17 mit größerer Transportgeschwindigkeit
umläuft,
als das obere Transportband 16.
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Der
Abschnitt der oberen Transportbänder 16, 17,
der beim Nähgut-Vorschub am Nähgut anliegt,
wird nachfolgend auch als „oberer
Stoff schieber" bezeichnet.
Zum intermittierenden Anheben der oberen Stoffschieber 16, 17 relativ
zur unteren Stoffschieber-Baugruppe 12 während des
Nähbetriebs der
Nähmaschine 1 dient
ein als Linearmotor ausgeführter
Hub-Antriebsmotor 26. Der Linearmotor 26 ist über eine
Adapterplatte 27 am Arm 2 der Nähmaschine 1 montiert.
Der interne Aufbau des Linearmotors 26 mit einem magnetischen
Kern, ab einer Spulenkörper
mit ansteuerbar stromdurchflossenen Wicklungen aufweisenden Statoreinheit
sowie einer Bewegungseinheit mit einer Permanentmagnet-Hülse, die
zwischen dem inneren Kern und der Statoreinheit angeordnet und über einen
Bolzen mit einer Schub- und Zugstange 28 fest verbunden
ist, ist dem Fachmann bekannt. Die Schub- und Zugstange 28 des
Linearmotors 26 kann entsprechend der Bestromung der Statorwicklungen
längs der
Stangenrichtung linear in beide Richtungen gesteuert verlagert werden. Über eine
Steuerleitung 29 steht der Linearmotor 26 mit
einer in der 1 schematisch angedeuteten Hubantriebs-Steuereinrichtung 30 in
Verbindung. Letztere steht in nicht dargestellter Weise mit weiteren Komponenten
der Nähmaschine 1,
insbesondere mit dem Antriebsmotor 7 und einem Positionsgeber
der Armwelle 6 in Verbindung.
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Über ein
Adapterglied 31 steht die Schub-Zugstange 28 mit
einer Hubstange 32 in Schub-/Zugverbindung. Die Hubstange 32 ist
axial geführt
von einer Führungsöse 33,
die fest mit der Tragstruktur 19 verbunden ist. Die Hubstange 32 ist über einen
Verbindungskörper 34 mit
hebelförmigen Tragelementen 35, 36 für die Umlenkrollen 18, 20 der oberen
Transportbänder 16, 17 verbunden.
Die Tragelemente 35, 36 sind relativ zum Verbindungskörper 34 um
Schwenkachsen 37, 38 schwenkbar, um in der z.
B. in der 7 gezeigten abgesenkten Stellung der
oberen Transportbänder 16, 17 einem
Gegendruck durch ein dickes Nähgut
nachgeben zu können.
In dieser abgesenkten Stellung sind die Tragelemente 35, 36 durch
nicht dargestellte Federn vorgespannt. Die genaue Position der abgesenkten
Stellung des Tragelements 36 kann über einen als Schraube 39 ausgeführten verstellbaren
Anschlag vorgegeben werden.
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Die
Antriebsstange des Linearmotors 26, also die Schub-/Zugstange 28 ist
fluchtend mit der Hubstange 32 schub- und zugfest verbunden.
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Mit
der gehäusefesten
Tragstruktur 19 ist der Verbindungskörper 34 über einen
treibparallele Tragelemente umfassenden Tragkörper 40 verbunden.
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Die
Antriebswelle 23 ist axial und radial in der Tragstruktur 19 gelagert.
Auf diese Weise ist der Antrieb für die obere Stoffschieber-Baugruppe 13 an
der Tragstruktur 19 festgelegt.
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Der
Tragkörper 40 ist
zwischen einer oberen Hubposition, die einem angehobenen oberen
Stoffschieber 16, 17 entspricht und z. B. in der 3 dargestellt
ist, und einer unteren Hubposition, die dem abgesenkten oberen Stoffschieber 16, 17 entspricht und
in der 2 dargestellt ist, um eine Schwenkachse 41 relativ
zur Tragstruktur 19 verschwenkbar.
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Der
Hub-Antriebsmotor 26 wird abhängig von der über den
Nadelantrieb, nämlich über den
mit der Armwelle 6 verbundenen Positionsgeber, erfassten
Position der Nadelstange 9 angesteuert. Dies wird nachfolgend
anhand der 8 beschrieben. Letztere zeigt
einen Nähzyklus,
der in sechs Zeitscheiben I bis VI unterteilt ist. Die Summe der
Längen der
ersten fünf
Zeitscheiben I bis V ist dabei gleich der Länge der Zeitscheibe VI. Während der
Zeitscheiben I bis V ist die Nadel 10 in einer abgesenkten Position,
in der sich die Nadel im Nähgut
befindet. Während
der Zeitscheibe VI ist die Nadel 10 in einer gegenüber dem
Nähgut
angehobenen Position. Die Zeit scheiben I bis VI definieren eine
komplette Umdrehung der Armwelle 6 und gleichzeitig einen
kompletten Hubzyklus des oberen Stoffschiebers 16, 17. Während der
führenden
Zeitscheibe I werden die Wicklungen des Linearmotors 26 mit
einem ersten Beschleunigungsstrom zur Initiierung eines Hubs der Hubstange 32 nach
oben zum Anheben des oberen Stoffschiebers 16, 17 bestromt.
Aufgrund der Wirkung des ersten Beschleunigungsstroms beginnt sich
die Hubstange 32 zu heben, wie im Wegdiagramm dargestellt.
Anschließend,
während
der Zeitscheibe II werden die Wicklungen mit einem dem ersten Beschleunigungsstrom
entgegen gerichteten ersten Bremsstrom bestromt. Aufgrund des Bremsstroms
wird die Hubbewegung der Hubstange 32 verlangsamt, wie
im Wegdiagramm dargestellt, bis sie in der maximal angehobenen Position
des Stoffschiebers 16, 17 am Ende der Zeitscheibe
II stehen bleibt.
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In
der 8 ist oben ein Strom-Zeitdiagramm, welches den
zeitlichen Stromverlauf darstellt (I/t) und unten ein Weg-Zeitdiagramm,
welches den zeitlichen Verlauf (z/t) zeigt, dargestellt.
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In
der sich anschließenden
Zeitscheibe III werden die Wicklungen des Linearmotors 26 mit
einem Haltestrom bestromt, dessen Stromstärke geringer ist als die des
ersten Beschleunigungsstroms. Dieser Strom reicht aus, um die Position
der Bewegungseinheit im Linearmotor 26 zwischen dem inneren
Kern und der Statoreinheit zu sichern. Die Hubstange 32 verharrt
während
der Zeitscheibe II daher in der angehobenen Position. In der darauffolgenden Zeitscheibe
IV werden die Wicklungen des Linearmotors 26 mit einem
dem ersten Beschleunigungsstrom entgegen gerichteten zweiten Beschleunigungsstrom zur
Initiierung eines Gegenhubs zum Absenken der Hubstange 32 und
damit des oberen Stoffschiebers 16, 17 bestromt.
Wie im Wegdiagramm der 8 dargestellt, beginnt die Hubstange 32 während der Zeitscheibe
IV mit dem Absenken. In der darauffolgenden Zeitscheibe V werden
die Wicklungen mit einem dem im zweiten Beschleunigungsstrom entgegen
gerichteten zweiten Bremsstrom bestromt. Dies bremst die Hubstange 32 und
den oberen Stoffschieber 16, 17 ab, bevor dieser
in seiner maximal abgesenkten Position mit der unteren Stoffschieber-Baugruppe 12 in
Kontakt kommt. Ein lautes Auftreffen der beiden Stoffschieber-Baugruppen 12, 13 aufeinander wird
dadurch vermieden. Idealerweise wird der zweite Bremsstrom so dimensioniert,
dass der obere Stoffschieber 16, 17 in der maximal
abgesenkten Position gerade zum Stillstand kommt. In der maximal abgesenkten
Position werden in der danach folgenden Zeitscheibe VI die Wicklungen
des Linearmotors 26 mit einem in Richtung des zweiten Beschleunigungsstroms
gerichteten Haltestrom bestromt, dessen Stromstärke geringer ist als die des
zweiten Beschleunigungsstroms. Hierdurch wird der obere Stoffschieber 16, 17 in
der maximal abgesenkten Position gesichert. Diese Sicherung gilt
genaugenommen nur für
die Haltestange 32, da der obere Stoffschieber 16, 17 entgegen
der auf ihn durch dickeres Nähgut
ausgeübten
Kraft nach oben gegen die Vorspannung der nicht dargestellten Federn
ausweichen kann. Während
der Zeitscheibe VI wird das Nähgut
fest zwischen den beiden Stoffschieber-Baugruppen 12, 13 gehalten.
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Während des
Nähbetriebs
kann immer dann, wenn der obere Stoffschieber 16, 17 von
der unteren Stoffschieber-Baugruppe 12 abgehoben ist, das Nähgut in
seiner Ausrichtung gegenüber
den Transportbändern 14 bis 17 nachjustiert
werden. Da dann, wenn die oberen Stoffschieber 16, 17 von
der unteren Stoffschieber-Baugruppe 12 abgehoben sind,
die Nadel 10 sich im Nähgut
befindet, ist verhindert, dass die beiden zu vernähenden Nähgutteile
bei diesem Ausrichtvorgang relativ zueinander und relativ zur Stichposition
unerwünscht
verschoben werden. Es ist ausschließlich ein Drehen der beiden
miteinander zu vernähenden
Nähgutteile
um die Nadel 10 möglich.
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Mit
der Nähmaschine 1 werden
insbesondere Sakko-Ärmel
eingenäht.
Hierbei wird eine Mehrweite des einen Nähgutteils zum mit diesem zu
vernähenden
Nähgutteil
erzeugt, da sich die beiden oberen Transportbänder 16, 17 mit
anderer Geschwindigkeit im Stichbereich bewegen als die unteren Transportbänder 14, 15.
Die Mehrweite des einen Nähgutteils
gegenüber
dem anderen Nähgutteil,
also z. B. des Ärmels
gegenüber
dem Vorder- und Rückteil
des Sakkos führt
dazu, dass der eingenähte Ärmel gewünscht eng
am Sakko anliegt.
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Der
Hub-Antriebsmotor 26 ist vom Antriebsmotor 7 unabhängig.
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Die
Schub-/Zugstange 28 stellt eine Antriebsstange des Hub-Antriebsmotors 26 dar.