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Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine mit einer Niederhaltereinrichtung zum Niederhalten von Nähgut während einer Stichbildung im Nähgut durch zumindest ein fadenführendes Stichbildungsmittel, wobei die Niederhaltereinrichtung zur Ausführung einer oszillierenden Hubbewegung eines Niederhalters mit einem Antriebsmittel wirkverbunden ist.
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Nähmaschinen können mit einer Niederhaltereinrichtung, die einen Niederhalter, umfaßt, versehen sein, der zumindest im wesentlichen auf die Bewegung der Nadel der Nähmaschine abgestimmt oszillierend auf und ab bewegt wird. Der auch als Hüpfer bezeichnete Niederhalter liegt hierbei zeitweise gegen das jeweilige Nähgut an und hat die Aufgabe, insbesondere bei der Aufwärtsbewegung der Nadel nach oben, bei der sich die Nadel aus dem Nähgut heraus bewegt, zu verhindern, daß die Nadel das Nähgut mitnimmt.
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Die Niederhaltereinrichtung ist hierbei mit einem Antrieb wirkverbunden, durch den der Hüpfer in die oszillierende Auf- und Abbewegung versetzt werden kann. Üblicherweise wird die Antriebsbewegung von der motorisch angetriebenen Hauptwelle der Nähmaschine abgegriffen, mit der auch die oszillierende Bewegung der Nadel erzeugt wird. Da sowohl die Nadel als auch der Niederhalter somit von der gleichen Antriebswelle angetrieben werden, sind die Bewegungen der Nadel und des Niederhalters miteinander synchronisiert. Mittels eines Getriebes kann hierbei eine Phasenverschiebung der beiden oszillierenden Bewegungen von Nadel und Niederhalter vorgegeben sein, insbesondere um das Nähgut auch dann niederhalten zu können, wenn die Nadel in ihrer Bewegung den unteren Totpunkt überschritten hat und damit beginnt, sich aus dem Nähgut herauszubewegen. Da unterschiedliches Nähgut sich in Bezug auf ein Haften an der Nadel unterschiedlich verhalten kann, sind auch schon Lösungen bekannt geworden, bei denen das Getriebe verstellbar ist, um hierdurch eine Veränderung der Phasenverschiebung zwischen den Bewegungen der Nadel und des Hüpfers einstellen zu können. Ebenso ist eine Lösung bekannt geworden, bei der mittels eines separaten Motors eine Voreinstellung der Größe des Hubs vorgenommen werden kann und danach die derart voreingestellte Hubbewegung wiederum mittels der Bewegung der von einem anderen Elektromotor angetriebenen Maschinenhauptwelle erzeugt wird, mit dem in erster Linie die Stichbildungsmittel angetrieben werden.
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Es hat sich jedoch gezeigt, daß mit diesen vorbekannten Lösungen bei weitem nicht bei allen Nähsituationen der Niederhalter seine Aufgabe das Nähgut niederzuhalten zufriedenstellend erfüllen kann. Es treten immer wieder Konstellationen auf, bei denen die Nadel bei ihrer Bewegung Nähgut mitnimmt. Insbesondere bei hohen Drehzahlen haben sich immer wieder Probleme der Synchronisation zwischen der Bewegung des Niederhalters und der Nadelbewegung ergeben, die zu nicht zufriedenstellenden Arbeitsabläufen führen.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine Niederhaltereinrichtung derart weiterzubilden, daß zuverlässiger als bisher auch bei unterschiedlichem Nähgut ein Haften desselben an der Nadel vermieden werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einer Nähmaschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Niederhaltereinrichtung mit einem, in Bezug auf das zumindest eine Stichbildungsmittel und dessen Antrieb, separaten, also davon getrennten, Antriebsmittel zur Ausführung der Bewegung des Niederhalters während des Nähvorgangs versehen ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es nun erstmals möglich den Bewegungsablauf des Niederhalters unabhängig von der Bewegung des zumindest einen Stichbildungsmittel, insbesondere einer Nadel der Nähmaschine, festzulegen und auszuführen. Dies eröffnet völlig neue Möglichkeiten, um den Zeitpunkt und die Dauer des Niederhaltens von Nähgut durch den Niederhalter einzustellen. Erfindungsgemäß werden die hierfür erforderlichen Antriebsbewegungen durch den von den Antriebsmitteln der Stichbildungsmittel separat, also zusätzlich, vorgesehenen Antriebsmittel der Niederhaltereinrichtung erzeugt. Unterschiedliche Bewegungsabläufe und unterschiedliche Phasenverschiebungen der Bewegungen des Niederhalters in Bezug auf die Stichbildungsmittel können durch Variation der Antriebsbewegung des separaten Antriebsmittel erzielt werden, die unbeeinflußt und damit unabhängig von der Antriebsbewegung der Stichbildungsmittel erfolgen kann.
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Hierzu kann das Antriebsmittel von einer Steuerung der Nähmaschine entsprechend angesteuert werden.
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In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung, kann das Antriebsmittel ein Elektromotor, insbesondere ein elektrischer Schrittmotor, sein. Mit einem Schrittmotor läßt sich auf besonders einfache Weise eine präzise Variation der Antriebsbewegung des Niederhalters und gleichzeitig eine präzise, mechanisch nicht gekoppelte Synchronisation mit Stichbildungsmittel erzeugen, selbst bei hohen Drehzahlen.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Bewegung des Niederhalters stufenlos verstellbar ist, wodurch sich besonders präzise die Niederhalterbewegung auf die Bewegung von Stichbildungsmittel abstimmen läßt. Falls als Antriebsmittel ein Schrittmotor verwendet wird, so kann unter „stufenlos” eine zumindest näherungsweise stufenlose Verstellbarkeit verstanden werden, die sich daraus ergibt, daß die Schrittgröße des Elektromotors nicht als die Verstellbarkeit begrenzende Stufe angesehen wird.
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Es hat sich als besonders zweckmäßig gezeigt, wenn durch Variation der motorischen Antriebsbewegung des separat vorgesehenen Antriebsmittels, insbesondere eines Elektromotors, der Hub des Niederhalters variiert werden kann. Hierdurch kann die Größe des Hubs und/oder die Position von zumindest einem der beiden Bewegungsrichtungsumkehrstellen der oszillierenden Bewegung des Niederhalters variiert und eingestellt werden. Vorzugsweise sollte sowohl der obere als auch der untere Totpunkt der oszillierenden Bewegung veränderbar und einstellbar sein. Besonders flexibel läßt sich auch die in der Praxis auftretenden unterschiedlichen Nähbedingungen reagieren, wenn die Größe des Hubs sowie die Positionen der Bewegungsrichtungsumkehrstellen getrennt und unabhängig voneinander veränder- und einstellbar sind. Die Bedienungsfreundlichkeit der Nähmaschine kann weiter gesteigert werden, wenn in bevorzugten Ausführungsformen Bewegungsparameter des Niederhalters an einer Steuerung er Nähmaschine einstell- und speicherbar sind. Die Steuerung kann dann entsprechend den vorgenommenen Einstellungen das separate Antriebsmittel derart ansteuern, daß das Antriebsmittel Antriebsbewegungen des Niederhalters entsprechend den Einstellungen erzeugt.
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Bei bisherigen Lösungen konnte sich das Fadenschneiden nach Abschluß einer Nahtbildung als schwierig zeigen, da der Niederhalter dem Schneidvorgang im Weg war. Um den Niederhalter derart zu bewegen, daß der Faden am Nähgut zugänglich wird, war es aufgrund der bisherigen Kopplung zwischen dem Niederhalter und der Nadelstange auch erforderlich, hierbei die Nadel zu bewegen. Dies ist eigentlich unerwünscht, wurde aber in Kauf genommen. Mit der vorliegenden Erfindung ist es nun möglich, die Bewegung des Niederhalters von der Bewegung der Nadel zumindest zeitweise zu entkoppeln, denn eine starre mechanische Kopplung ist erfindungsgemäß nicht erforderlich. Dies kann insbesondere für das Fadenschneiden genutzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann deshalb vorgesehen sein, daß der Niederhalter zumindest während einer Phase, in der keine Stichbildung stattfindet, unabhängig von der Nadelstange bewegbar ist, insbesondere durch eine angetriebene Bewegung des separaten Antriebsmittels. Während der Stichbildungsphase kann dann durch Steuerung eine ebenfalls einstellbare Koppelung der Bewegung des Niederhalters erfolgen. Diese Koppelung kann wieder aufgehoben werden, da sie lediglich durch eine koordinierte Ansteuerung des Antriebs des zumindest einen Stichbildungsmittels und des davon separaten Antriebsmittels des Niederhalters durch die Steuerung der Nähmaschine erfolgt.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
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Die Erfindung wird anhand von in den Figuren rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, es zeigen:
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1 eine teilweise demontierte Nähmaschine in einer perspektivischen Darstellung;
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2 eine Niederhaltereinrichtung der Nähmaschine aus 1 in einer Position eines oberen Totpunkts, dargestellt in drei unterschiedlichen Ansichten;
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3 eine Niederhaltereinrichtung der Nähmaschine aus 1 in einer Position eines unteren Totpunkts, dargestellt in drei unterschiedlichen Ansichten;
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4 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Niederhaltereinrichtung der Nähmaschine aus 1.
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In 1 ist eine teilweise demontierte Nähmaschine 1 dargestellt, deren Gehäuse 2 eine untere gehäuseförmige sogenannte Grundplatte 3 aufweist, von der aus sich ein Ständer 4 im Wesentlichen senkrecht nach oben erstreckt. An einem oberen Ende des Ständers 4 schließt sich ein Arm 8 an, der in etwa parallel zur Grundplatte 3 verläuft.
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Die Nähmaschine weist eine im Arm 8 gelagerte, nicht näher dargestellte Armwelle auf, die eine oszillierend auf und ab bewegbare Nadelstange 5 antreibt, an der zumindest eine Nadel 6 zur Aufnahme eines nicht näher dargestellten Oberfadens befestigt werden kann. In anderen Ausführungsformen können an der Nadelstange 5 auch zwei Nadeln 6 angebracht sein. Die oszillierende Auf- und Abbewegung der Nadelstange 5 ist hierbei zumindest im wesentlichen senkrecht zur Grundplatte 3 ausgerichtet. Nadel 6 und Nadelstange 5 sind Bestandteil von Stichbildungsmitteln der Nähmaschine.
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In der Grundplatte 3 ist unmittelbar unterhalb der Nadelstange eine Stichplatte 7 angeordnet ist. Unter der Stichplatte 7 ist eine aus Klarheitsgründen nicht dargestellte, an sich bekannte, Greifervorrichtung angeordnet, die ebenfalls zu den Stichbildungsmitteln gehört. Eine rotative Bewegung der Greifervorrichtung ist mit der oszillierenden Bewegung der Nadelstange 5 synchronisiert. Ein nicht näher dargestellter Unterfaden befindet sich auf einer Spule, die in einem Spulenkapselträger der Greifervorrichtung angeordnet ist. Die Greifervorrichtung führt hierbei in an sich bekannter Weise den Oberfaden um den Spulenkapselträger, damit dieser zusammen mit dem Unterfaden eine Naht bilden kann. Üblicherweise werden die Nadelstange 5 und die Greifervorrichtung von einem gemeinsamen Antrieb, nämlich einem nicht näher dargestellten Servo-Elektromotor angetrieben, dessen rotative Antriebsbewegung zur Nadelstange 5 und zur Greifervorrichtung in einem bestimmten Verhältnis übersetzt wird. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, daß die Greifervorrichtung und die Nadelstange 5 jeweils mit separaten Motoren versehen sind, deren Bewegungen aufeinander abgestimmt sind.
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Wie ebenfalls aus 1 hervorgeht, befindet sich die Nadel 6 in einem hülsenartigen Abschnitt 11 eines Niederhalters 12, der auch als Hüpferfuß bezeichnet wird. Der hülsenartige Abschnitt 11 weist im wesentlichen die Form einer zylindrischen Hülse mit konstantem inneren Durchmesser auf, deren Längsachse parallel zur Längsachse der Nadel 6 und der Nadelstange 5 ausgerichtet ist. Eine Durchgangsöffnung des hülsenartigen Abschnitts 11 des Niederhalters 12 ist hierbei derart bemessen, daß die Nadel sich innerhalb der Durchgangsöffnung frei bewegen und kollisionsfrei aus einer unteren Öffnung des Abschnitts 11 austreten kann. Der hülsenartige Abschnitt dient zum nachfolgend noch näher erläuterten Kontakt und Niederhaltern für Nähgut. Der Niederhalter 12 ist mit einem schräg nach oben gerichteten Befestigungsarm 13 des Niederhalters 12 verbunden. An seinem freien Ende des Befestigungsarms 13 des Niederhalters befindet sich eine Klemmhülse 14, mit der der Niederhalter 12 an einer Stange 15 befestigt ist. Die Stange 15 ist parallel und mit Abstand zu dieser angeordnet. Mit ihrem oberen Ende ragt die Stange 15 in den Arm 8 des Gehäuses 2 hinein.
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Wie in den 2–4 zu erkennen ist, sitzt auf der Stange 15 im Bereich ihres oberen Endes eine Klemmhülse 16, die auf der Stange 15 in unterschiedlichen Positionen in Bezug auf die Längsachse der Stange 15 befestigt werden kann. Gegen die Klemmhülse 16 liegt ein Abstützelement 17 an, das ebenfalls in unterschiedlichen Positionen in Bezug auf die Längsachse der Stange befestigt werden kann und eine Anlagefläche für eine Schraubenfeder 20 aufweist. Die Schraubenfeder 20 befindet sich zwischen dem Abstützelement 17 und einer Brücke 21, die auf das obere Ende der Stange 15 lose aufgeschoben ist. Die Schraubenfeder 20 kann durch eine Bewegung der Brücke 21 auf der Stange 15 komprimiert und entlastet werden. Die Brücke 20 ragt von der Stange 15 aus in einer Richtung, die zumindest im wesentlichen quer zur Längsachse der Stange 15 verläuft, seitlich von der Stange 15 weg und ist mit ihrem anderen Ende am unteren Ende einer Zahnstange 22 befestigt.
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Im Bereich der Befestigung der Zahnstange 22 an der Brücke 21 ist diese zahnfrei. Oberhalb dieses Abschnitts ist die Zahnstange 22 mit einer Verzahnung versehen, in die eine Verzahnung eines Ritzels 23 eingreift. Das drehfest auf einer Motorwelle 24 eines als Schrittmotors ausgebildeten Elektromotors 25 angeordnete Ritzel 23 ragt hierbei in eine Ausnehmung eines mehrteiligen Trägers 27, in dem auch die Zahnstange 22 längsverschiebbar gelagert und angeordnet ist. Der Träger 27 wiederum ist am Gehäuse 2 der Nähmaschine 1 befestigt. Der Schrittmotor ist dafür vorgesehen, Drehbewegungen in abwechselnd unterschiedliche Drehrichtungen zu erzeugen, bei denen die jeweiligen Drehwinkel in jede Drehrichtung vorbestimmbar sind. Der Schrittmotor ist von anderen anzutreibenden Komponenten der Nähmaschine separiert und ist ausschließlich dafür vorgesehen, den Niederhalter 12 der Niederhaltereinrichtung anzutreiben. Die Antriebsbewegung des Schrittmotors wird insbesondere nicht dazu genutzt Stichbildungsmittel anzutreiben.
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Als separater Motor für die Niederhaltereinrichtung kann ein handelsüblicher Schrittmotor verwendet werden. Die Auswahl des jeweils eingesetzten Motors sollte insbesondere anhand der Größe der zu bewegenden Masse, den zur Verfügung stehenden Zeitfenstern (Drehzahl der Nähmaschine) und dem für den Niederhalter 12 maximal zu erzeugenden Hub, erfolgen. Als Antrieb für den Niederhalter ist prinzipiell jeder Motor oder sonstiges Antriebsmittel geeignet, das reproduzierbare Positionen in entsprechender Zeit und entsprechender Kraft ausführen kann. Hierzu gehören in einer nicht abschliessenden Aufzählung insbesondere Servomotoren mit Umwandlung der drehenden in lineare Bewegungen z. B. Zahnrad/Zahnstangekombinationen, Spindel oder Kurbel, Linearantriebe insbesondere Linearmotoren oder auch Druckluftantriebe. Geeignete Schrittmotoren werden unter anderem vom Unternehmen Sanyo Denki Germany GmbH, Eschborn (Deutschland) angeboten.
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Die Niederhaltereinrichtung kann zudem mit einem Detektionsmittel versehen sein, mit dem die momentane Position des Niederhalters 12 unmittelbar oder mittelbar bestimmbar ist. Eine mittelbare Bestimmung erfolgt dann, wenn Positionen von anderen Teilen der Niederhaltereinrichtung als des Niederhalters 12 selbst bestimmt werden und aufgrund dieser Positionsbestimmung auf die Position des Niederhalters 12 geschlossen wird. Hierzu kann an einem der bewegten Teile der Niederhaltereinrichtung, beispielsweise an der Zahnstange 22, ein nicht näher dargestellter Positionsgeber angebracht sein, dessen Position von einem Sensor 26 ermittelt wird. Die Signale des Sensors 26 können der Steuerung der Nähmaschine 1 zugeführt werden.
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Das Ritzel überträgt somit die rotative Antriebsbewegung des Schrittmotors auf die Zahnstange 22 und diese über die Brücke 21 auf die Feder 20. Über das Abstützelement 17 und die Klemmhülse 16 gelangt die Bewegung der Zahnstange 22 dann auf die Stange 15, die hierdurch in Abhängigkeit der jeweiligen Drehrichtung und des in die jeweilige Drehrichtung zurückgelegten Drehwinkels der Motorwelle 24 sich entweder nach oder unten entlang eines bestimmten geradlinigen Wegstrecke bewegt. Die Feder 20 sollte hierbei vorzugsweise so ausgelegt sein, daß der mögliche Federweg parallel zur Längsachse der Stange 15 mindestens dem maximal einstellbaren Hub des Niederhalters entspricht. Hierdurch kann sichergestellt werden, daß die Bewegung des Niederhalters 12 und dessen Auftreffen auf nicht komprimierbares Nähgut nicht zu einer Beschädigung der Niederhaltereinrichtung und gegebenenfalls auch der Nadel 6 führt.
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Trifft der Niederhalter 12 bei seiner Abwärtsbewegung hingegen auf komprimierbares Nähgut, dann wird über die Einstellung des unteren oder oberen Totpunkts der Bewegung des Niederhalters 12, die Größe bzw. Länge dessen Hubs, aber vor allem durch die Drehzahl der die Nadel antreibenden Arm- bzw. Hauptwelle (motorisch angetrieben vom Hauptmotor der Nähmaschine), die Dauer festgelegt, während der der Niederhalter 12 von oben auf das jeweilige Nähgut drückt. Über Veränderung dieser Werte kann somit auch die Dauer des Kontakts des Niederhalters 12 mit dem Nähgut eingestellt bzw. verändert werden. Der Niederhalter 12 sollte insbesondere während zumindest einem Teil der Dauer, während der die Nadel 6 sich von ihrem unteren Totpunkt aus nach oben bewegt und noch mit dem Nähgut in Kontakt ist, mit dem jeweiligen Nähgut in Kontakt sein, um zu verhindern, daß die Nadel 6 durch diese Bewegung das Nähgut nach oben mitzieht. Der Niederhalter 12 kann vorzugsweise immer im selben Drehwinkelbereich der Armwelle auf das Nähgut drücken. Erfindungsgemäß ist es aber nur durch Eingabe entsprechender Werte insbesondere an die Steuerung der Nähmaschine möglich, demgegenüber Phasenverschiebungen für die Dauer sowie des Zeitpunkts des Ein- und Austritts des Kontakts des Niederhalters 12 mit dem Nähgut – bezogen auf den Drehwinkel der Armwelle – zu erzeugen.
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Die Einstellung der Hublänge, der Position des unteren Totpunkts und/oder des oberen Totpunkts des Niederhalters 12 kann an einer nicht näher dargestellten Eingabeeinrichtung der Nähmaschine erfolgen, an der auch andere Parameter des Nähvorgangs einstellbar sind. Die Eingabe der vorgesehenen Werte kann beispielsweise über Tasten oder über einen berührungsempfindlichen Bildschirm erfolgen. Die eingestellten Werte werden der Steuerung der Nähmaschine 1 zugeführt, die außer der Niederhaltereinrichtung auch die Nadelstange 5 sowie den Greifer ansteuert. Die Steuerung steuert somit den von anderen Antrieben der Nähmaschine separierten Schrittmotor der Niederhaltereinrichtung derart an, daß aufgrund der eingestellten Werte für die Hublänge sowie der Positionen der Bewegungsumkehrpunkten der Schrittmotor entsprechende Antriebsbewegungen erzeugt.
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Die mittels des Detektionsmittels ermitteln Positionswerte des Niederhalters 12 werden von der Steuerung ebenfalls zur Ansteuerung des Schrittmotors der Niederhaltereinrichtung berücksichtigt, um die Bewegung des Niederhalters 12 auf die Bewegung der Nadel 6 abzustimmen. Hierbei kann vorgesehen sein, daß sich Niederhalter 12 und Nadel synchron auf- und ab bewegen oder aber eine Phasenverschiebung zueinander aufweisen. Auch die Größe der Phasenverschiebung kann einstellbar sein, insbesondere stufenlos zwischen einer kleinsten und einer größten Phasenverschiebung. Die Steuerung stimmt zudem eine Vorschubbewegung einer nicht dargestellten im Bereich der Stichplatte 7 angeordneten an sich vorbekannten Transporteinrichtung auf die Bewegung des Niederhalters 12 ab, so daß der Transport des Nähguts nicht durch einen Kontakt des Niederhalters mit dem Nähgut erschwert oder das Nähgut oder der Niederhalter hierdurch beschädigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nähmaschine
- 2
- Gehäuse
- 3
- Grundplatte
- 4
- Ständer
- 5
- Nadelstange
- 6
- Nadel
- 7
- Stichplatte
- 8
- Arm
- 11
- hülsenartiger Abschnitt
- 12
- Niederhalter
- 13
- Befestigungsarm
- 14
- Klemmhülse
- 15
- Stange
- 16
- Klemmhülse
- 17
- Abstützelement
- 20
- Schraubenfeder
- 21
- Brücke
- 22
- Zahnstange
- 23
- Ritzel
- 24
- Motorwelle
- 25
- Elektromotor
- 26
- Sensor
- 27
- Träger
