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Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Spulenwechselvorrichtung, die ein Spulengehäuse automatisch wechseln kann, wenn während eines Nähbetriebs einer Nähmaschine ein Unterfaden aus einer Spule vollständig abgegeben und aufgebraucht ist.
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In einer industriellen Nähmaschine enthält ein Spulengehäuse, das an einem Drehhaken angebracht ist, eine Spule, um die ein Unterfaden gewickelt ist. Während eines Nähbetriebs einer Nähmaschine werden Tuch-, Stoff- oder Lederprodukte mit dem Unterfaden und einem Oberfaden genäht, die wechselseitig von der Spule abgegeben und über eine Nähnadel zugeführt werden.
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Die Spule kann den Unterfaden in einer Menge aufnehmen, die im Vergleich zur Menge des Oberfadens sehr klein ist. Jedes Mal wenn der Unterfaden aufgebraucht ist, ist es erforderlich, das Spulengehäuse von dem Drehhaken zu nehmen und die Spule durch eine mit Unterfaden volle neue Spule zu ersetzen. Insbesondere in einer Stickereimaschine steht unterhalb des Drehhakens im Allgemeinen nur wenig Raum zur Verfügung. Aus diesem Grund ist es für eine Näherin oder einen Näher oft schwierig, mit ihrer oder seiner Hand den Drehhaken zu erreichen, was die Zeit zum Austauschen des Spulengehäuses verlängert und folglich die Näharbeitsproduktivität verringert. Es wurden Anstrengungen unternommen, um automatische Spulenwechsler zu entwickeln, wie sie dargelegt sind in den offengelegten
japanischen Patentanmeldungen Nr. 8-196766 ,
8-280972 und
9-066181 (nachstehend als Referenzen bezeichnet).
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Die Spulenwechsler, die in den obigen Referenzen offenbart sind, haben Steuerrillen zur Führung des Spulengehäuses zwischen dem Drehhaken und einem Spulenhalter. Die Steuerrillen sind jedoch strukturell kompliziert und zwingen das Spulengehäuse, eine lange Strecke zu durchlaufen. Ein Luftzylinder, der bereitgestellt ist, um ein Spannfutter bzw. eine Einspanneinrichtung entlang der Steuerrillen zu bewegen, ist wegen der komplizierten Struktur der Steuerrillen schräg angeordnet. Notgedrungen muss deshalb die horizontale und vertikale Strecke vergrößert werden, was zusätzlichen Raum benötigt.
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Im Gegensatz dazu steht unterhalb des Nähtisches, insbesondere unterhalb des Drehhakens, nur begrenzt Raum zur Verfügung, so dass weiterhin ein Bedarf für Verbesserung besteht, dahingehend, den Spulenwechsler in eine kompakte und raumsparende Struktur zu bringen.
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Daher ist die vorliegende Erfindung in Hinblick auf die obigen Nachteile durchgeführt worden. Es ist eine Hauptaufgabe der Erfindung, eine automatische Spulenwechselvorrichtung bereitzustellen, in welcher eine Transferstrecke, die ein Spulengehäuse durchläuft, minimiert ist, um den Benutzern ein schnelles Wechseln des Spulengehäuses zu ermöglichen, das heißt, unter Verwendung einer vereinfachten Struktur dem Spulenwechsler eine kompakte und raumsparende Struktur zu geben.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine automatische Spulenwechselvorrichtung bereitgestellt, in welcher ein Spulenhalter einen Haltestift hat. An dem Haltestift ist abnehmbar ein einzelnes Spulengehäuse angebracht, das aus einem magnetischen Material hergestellt ist. Der Spulenhalter ist unterhalb eines Drehhakens angeordnet, der mit einem Hakenstift versehen ist. Eine vertikale Transferbasis erstreckt sich von einem Nähtisch aus abwärts. An der vertikalen Transferbasis ist eine Führungsrille als eine (durch die Dicke der vertikalen Transferbasis) hindurchgehende Steuerrille bereitgestellt. Die Führungsrille hat einen horizontalen Abschnitt, einen vertikalen Abschnitt und einen gekrümmten Abschnitt, wobei letzterer in Verbindung ist mit einem Übergang (Grenzfläche) zwischen dem horizontalen Abschnitt und dem vertikalen Abschnitt.
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Ein Spannfutterantriebshebel, der um einen Drehzapfen schwenkbar ist, ist unterhalb der Führungsrille bereitgestellt und ein vorderes Ende des Spannfutterantriebshebels hat einen gegabelten Abschnitt, in welchem ein Spannfutterstift gleitbar eingesetzt ist. Der Spannfutterstift erstreckt sich durch die Führungsrille hindurch und ein Schwenken des Spannfutterantriebshebels um den Drehzapfen bewegt den Spannfutterstift entlang der Führungsrille hin und her. Ein Spulenspannfutter ist mit dem Spannfutterstift verbunden und konfiguriert, um das in dem Spulenhalter angeordnete Spulengehäuse lösbar zu halten.
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Ein Spannfutterantrieb ist angeordnet, um den Spannfutterantriebshebel um den Drehzapfen zwischen einer Bereitschaftsposition, einer Austauschposition und einer Mittelposition hin und her zu schwenken. In der Bereitschaftsposition, in welcher das Spulenspannfutter das Spulengehäuse von dem Spulenhalter nimmt, gleitet der Spannfutterstift in dem vertikalen Abschnitt. In der Austauschposition gleitet der Spannfutterstift in dem horizontalen Abschnitt, um das Spulengehäuse am Drehhaken zu befestigen. In der Mittelposition gleitet der Spannfutterstift zwischen der Bereitschaftsposition und der Austauschposition.
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Ein Auffangbehälter ist in Ausrichtung mit der Mittelposition angeordnet, wohin der Spannfutterantriebshebel schwenkt. Eine Spannfuttersteuerung ist bereitgestellt, um das Spulenspannfutter aus der Mittelposition entlang des horizontalen Abschnitts in die Austauschposition zu bewegen, um das Spulengehäuse von dem Drehhaken zu nehmen. Dann schwenkt das Spulenspannfutter mit dem angekoppelten Spulengehäuse zurück in die Mittelposition und gibt in der Mittelposition das Spulengehäuse frei, um das Spulengehäuse in den Auffangbehälter fallen zu lassen. Danach schwenkt das Spulenspannfutter entlang des vertikalen Abschnitts weiter in die Bereitschaftsposition, um das Spulengehäuse von dem Spulenhalter zu nehmen, und schwenkt entlang des gekrümmten Abschnitts und des horizontalen Abschnitts wieder zurück in die Austauschposition, um das Spulengehäuse an dem Drehhaken zu befestigen, bevor das Spulenspannfutter entlang des horizontalen Abschnitts in die Mittelposition zurückkehrt.
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Ein gewickelter Körper ist an einer Innenwand des Auffangbehälters angeordnet und wird, wenn das Spulenspannfutter in der Mittelposition das Spulengehäuse freigibt, elektrisch erregt, um das Spulengehäuse mittels einer elektromagnetischen Kraft, die beim elektrischen Erregen des gewickelten Körpers erzeugt wird, zum Auffangbehälter hin anzuziehen. Ein Transferluftzylinder ist an der vertikalen Transferbasis angebracht, um den Auffangbehälter quer über die vertikale Transferbasis in eine Querrichtung nach außen zu bewegen, nachdem das Spulenspannfutter das Spulengehäuse in den Auffangbehälter hat fallen lassen.
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Dank der Führungsrille, die den horizontalen Abschnitt, den vertikalen Abschnitt und den gekrümmten Abschnitt hat, entlang welchen sich das Spulenspannfutter bewegt, ist es möglich, eine Transferstrecke, die ein Spulengehäuse durchläuft, zu minimieren, um dadurch den Benutzern ein schnelles Austauschen der Spule zu ermöglichen.
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Zudem ist es möglich, den Spulenhalter, den Spannfutterantriebshebel, den Auffangbehälter, den Spannfutterantreiber (Spannfutterantrieb-Luftzylinder) und den Transferluftzylinder um die vertikale Transferbasis herum anzuordnen. Dies ermöglicht eine Vereinfachung der Gesamtstruktur, um dadurch dem Spulenwechsler eine kompakte und raumsparende Struktur zu geben.
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Was die Spule betrifft, die in dem Spulengehäuse enthalten ist, das das Spulenspannfutter freigibt, um es in den Auffangbehälter fallen zu lassen, so wird die Spule durch eine mit Unterfaden volle neue Spule ersetzt und lösbar an dem Haltestift des Spulenhalters angebracht. Somit befindet sich an zwei Teilen, d. h. dem Haltestift und dem Drehhaken, ein Spulengehäuse. Diese Struktur erfordert also nur zwei Spulengehäuse, was die Überprüfung und Instandhaltung, die die kostenintensiven Spulengehäuse benötigen, vereinfacht.
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Wenn das Spulenspannfutter aus der Austauschposition in die Mittelposition schwenkt, um das Spulengehäuse zum Auffangbehälter hin freizugeben, wird der gewickelte Körper elektrisch erregt, um die elektromagnetische Kraft zu erzeugen. Da das Spulengehäuse aus einem magnetischen Material hergestellt ist, zieht die elektromagnetische Kraft das Spulengehäuse an, um es ungehindert in den Auffangbehälter fallen zu lassen.
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Dank des Transferluftzylinders, der den Auffangbehälter bewegt, um das Spulengehäuse zur Außenseite des Nähtisches zu bringen, ist den Benutzern ermöglicht, das Spulengehäuse leicht mit der Hand zu erreichen, so dass die Benutzer das Spulengehäuse aus dem Auffangbehälter nehmen können, um die Spule durch eine mit Unterfaden volle neue Spule zu ersetzen.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das Spulengehäuse einen elastischen Verschlusshebel, der mit Hilfe eines Spannfutterluftzylinders bewegbar ist. Das Spulenspannfutter hat eine Spannfutterklaue, die in lösbaren Eingriff mit dem Verschlusshebel gebracht werden kann, um das Spulengehäuse lösbar zu halten.
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Dank der Spannfutterklaue, die in lösbaren Eingriff mit dem Verschlusshebel gebracht werden kann, ist es möglich, mit einer vereinfachten Struktur das Spulengehäuse lösbar an dem Spulenspannfutter zu halten.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist an der vertikalen Transferbasis ein Antriebsluftzylinder angebracht, der eine bewegliche Stange aufweist, die vorschiebbar und zurückziehbar ist. Der Antriebsluftzylinder ist konfiguriert, die Stange vorzuschieben, um sie mit einer Seite des Spannfutterantriebshebels in Eingriff zu bringen, um dadurch zu verhindern, dass der Spannfutterantriebshebel unerwünscht in Richtung Bereitschaftposition gleitet, wenn das Spulenspannfutter, nachdem es das Spulengehäuse an dem Drehhaken angebracht hat, aus der Austauschposition in die Mittelposition zurückkehrt.
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Damit ist eine Schwenkbewegung des Spannfutterantriebshebels in Richtung Bereitschaftsposition verhindert und ist eine Verriegelung ermöglicht, die den Spannfutterantriebshebel in der Mittelposition sichert, so dass selbst dann, wenn der Spannfutterantriebshebel einer externen Kraft ausgesetzt ist, der Spannfutterantriebshebel an einem unerwünschten Gleiten in Richtung Bereitschaftsposition gehindert ist.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die vertikale Transferbasis eine bewegliche Stange, die mit Hilfe eines Antriebsluftzylinders vorschiebbar und zurückziehbar ist, und hat der Spannfutterantriebshebel ein Stopploch. Der Antriebsluftzylinder ist konfiguriert, die Stange vorzuschieben, um sie in Eingriff mit dem Stopploch zu bringen, um zu verhindern, dass der Spannfutterantriebshebel unerwünscht in Richtung Bereitschaftposition gleitet, wenn das Spulenspannfutter, nachdem es das Spulengehäuse an dem Drehhaken angebracht hat, aus der Austauschposition in die Mittelposition zurückkehrt.
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Damit ist eine Schwenkbewegung des Spannfutterantriebshebels sowohl in Richtung Bereitschaftsposition wie auch in Richtung Austauschposition verhindert und ist eine Verriegelung ermöglicht, die den Spannfutterantriebshebel in der Mittelposition sichert, selbst wenn der Spannfutterantriebshebel einer externen Kraft ausgesetzt ist.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Spannfutterantriebshebel in Längsrichtung eine Kerbe mit offenem Ende. Die Kerbe hat eine Innenseite, entlang welcher der Spannfutterstift gleiten kann.
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Dank der an dem Spannfutterantriebshebel bereitgestellten Kerbe mit offenem Ende ist es möglich, mit Hilfe einer vereinfachten Struktur den Spannfutterstift an dem Spannfutterantriebshebel anzuordnen.
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1 ist eine schematische Ansicht einer Nähmaschine, in welcher eine automatische Spulenwechselvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung bereitgestellt ist;
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2 ist eine Längsschnittansicht der automatischen Spulenwechselvorrichtung;
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3 ist eine Aufsicht auf die automatische Spulenwechselvorrichtung, von der in Vergleich zu 2 entgegengesetzten Seite aus betrachtet;
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4 und 5 sind Längsschnittansichten eines Positionsänderungshebels von unterschiedlichen Richtungen aus betrachtet;
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6 ist eine Längsschnittansicht der automatischen Spulenwechselvorrichtung;
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7 und 8 sind Aufsichten auf einen Spannfutterluftzylinder und dienen zur Erklärung der Funktionsweise des Spannfutterluftzylinders;
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9 und 10 sind Ansichten von aus unterschiedlichen Perspektiven angelegten Längsschnitten der automatischen Spulenwechselvorrichtung;
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11 ist eine schematische Ansicht der automatischen Spulenwechselvorrichtung;
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12 ist eine schematische Ansicht und zeigt eine Abfolge einer Schwenkbewegung eines Spulengehäuses entlang einer Führungsrille;
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13 ist eine Längsschnittansicht der automatischen Spulenwechselvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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14 ist eine Längsschnittansicht der automatischen Spulenwechselvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung; und
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15 ist eine elektronische Schaltungsanordnung, die einen Photokoppler mit einem lichtemittierenden Element und einem Photoelement aufweist.
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(Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen)
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In der folgenden Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen sind dieselben Bezugszeichen für Merkmale desselben Typs verwendet.
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Mit Bezug auf 1 bis 12, die eine automatische Spulenwechselvorrichtung und dazugehörige Strukturen gemäß einer ersten Ausführungsform zeigen, hat eine Nähmaschine 1 einen Nähkopf 3a, eine Nähnadel (N) und einen Nähtisch 2, wie in 1 und 2 gezeigt. Unterhalb des Nähtisches 2 steht ein Raum 4 zur Verfügung, in welchem die automatische Spulenwechselvorrichtung 3 bereitgestellt ist, die eine vertikale Transferbasis 5 aufweist, die sich von dem Nähtisch 2 aus und senkrecht zu einer Basisplatte (nicht gezeigt) der Spulenwechselvorrichtung 3 abwärts erstreckt. Die vertikale Transferbasis 5 hat eine Führungsrille 6, die als eine (durch die Dicke der Transferbasis 5) hindurchgehende Steuerrille bereitgestellt ist. Die Führungsrille 6 hat einen horizontalen Abschnitt 6a, einen vertikalen Abschnitt 6c und einen gekrümmten Abschnitt 6b. Der gekrümmte Abschnitt 6b ist graduell gekrümmt, um in Kommunikation mit einem Übergang (Grenzfläche) zwischen dem horizontalen Abschnitt 6a und dem vertikalen Abschnitt 6c zu sein. Anders ausgedrückt: Der gekrümmte Abschnitt 6b erstreckt sich zwischen dem horizontalen Abschnitt 6a und dem vertikalen Abschnitt 6c und weist eine sanfte Biegung auf, um einen allmählichen Übergang zu dem horizontalen Abschnitt 6a und dem vertikalen Abschnitt 6c zu bilden.
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Der horizontale Abschnitt 6a ist etwas länger als eine Ziehlänge eines Hakenstifts P1, der an einem Drehhaken 8 angebracht ist. Der vertikale Abschnitt ist etwas länger als eine Ziehlänge eines Haltestifts 13, der nachstehend detailliert beschrieben ist. Ein Spulengehäuse 12, das eine Spule 13b enthält, ist aus einem magnetischen Material hergestellt und kann lösbar oder abnehmbar an dem Hakenstift P1 des Drehhakens 8 angebracht werden.
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Ein Winkel, am Umfang, beträgt 90 ± 5 Grad zwischen einem offenen Ende 6A des horizontalen Abschnitts 6a und einem offenen Ende 6B des vertikalen Abschnitts 6c. Wie in 2 gezeigt, ist an einem unteren Ende der vertikalen Transferbasis 5 und unterhalb des Drehhakens 8 ein horizontal angeordneter Führungshalter 7 bereitgestellt, der an einer vertikalen Befestigungseinrichtung 7a angebracht ist.
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Ein länglicher Führungsstab 9 ist gleitend an dem Führungshalter 7 angeordnet, um sich in eine axiale Richtung hin und her zu bewegen. Der Führungsstab 9 hat ein distales Ende, an welchem ein Auffangbehälter 10 angebracht ist, der in Ausrichtung mit einer Mittelposition M1 angeordnet wird, um das von einem Spulenspannfutter 18 freigegebene Spulengehäuse 12 aufzunehmen, wie nachstehend detailliert beschrieben ist.
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Direkt unterhalb des Führungshalters 7 ist ein Transferluftzylinder 11 bereitgestellt, der an der vertikalen Befestigungseinrichtung 7a angebracht ist. Der Transferluftzylinder 11 hat eine Stange 11a, die über einen Verbindungsblock 13d (siehe 9) mit dem Führungsstab 9 verbunden ist. Beim Aktivieren des Transferluftzylinders 11 wird die Stange 11a vorgeschoben, um den Auffangbehälter 10 entlang einer Querrichtung L quer über die vertikale Transferbasis 5 nach außen zu bringen. Dies ermöglicht den Benutzern, das Spulengehäuse 12 leicht mit der Hand zu erreichen und die Spule 13b aus dem Spulengehäuse 12 zu nehmen, um die Spule 13b durch eine mit Unterfaden 13c volle neue Spule zu ersetzen.
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Wie in 9 gezeigt, ist der Spulenhalter 13a mit Hilfe des Verbindungsblocks 13d unterhalb der vertikalen Transferbasis 5 entsprechend einer Bereitschaftsposition M2 angeordnet. Der Spulenhalter 13a hat einen Haltestift 13, an welchem ein einzelnes Spulengehäuse 12 lösbar angebracht ist. Der Spulenhalter 13a ist unterhalb des Drehhakens 8 angeordnet, an welchem der Hakenstift (P1) angebracht ist. Die Spule 13b, die den Unterfaden 13c aufweist, ist herausnehmbar in dem Spulengehäuse 12 eingesetzt. Das Spulengehäuse 12 mit der Spule 13b kann vorübergehend aus dem Auffangbehälter 10 genommen werden, um die Spule 13b wieder mit Unterfaden 13c zu füllen. Vorzugsweise kann die Spule 13b vorübergehend aus dem Spulengehäuse 12 genommen werden, um die Spule 13b wieder mit Unterfaden 13c zu füllen. Nach dem Füllen wird das Spulengehäuse vorzugsweise nicht wieder im Auffangbehälter sondern am Spulenhalter angeordnet.
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Wie in 3 gezeigt, ist unterhalb der Führungsrille 6 ein Spannfutterantriebshebel 14 bereitgestellt, der um einen Drehzapfen 15 schwenkbar ist und der zusammen mit dem Spulenspannfutter 18 von einem Spannfutterantrieb-Luftzylinder 26 (Spannfutterantreiber) angetrieben wird. An einem basalen Ende des Spannfutterantriebshebels 14 ist integral ein Antriebsarm 14c bereitgestellt, der über einen Verbindungszapfen 29 mit einer Stange 26a des Spannfutterantrieb-Luftzylinders 26 verbunden ist. Ein vorderes Ende des Spannfutterantriebshebels 14 bildet einen gegabelten Abschnitt 14a, in welchem ein Spannfutterstift 16 eingesetzt ist, um zwischen den Gabelzinken des gegabelten Abschnitts 14a zu gleiten. Das heißt, das vordere Ende des Spannfutterantriebshebels 14 weist eine längliche Kerbe 14b als eine Rille mit offenem Ende auf, um den U-förmigen gegabelten Abschnitt 14a zu bilden. Der Spannfutterstift 16 ist verbunden (gesichert) eingesetzt, um entlang einer Innenseite der länglichen Kerbe 14b in Längsrichtung hin und her zu gleiten.
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Der gegabelte Abschnitt 14a dient als Toleranz für den Spannfutterstift 16, wenn sich der Spannfutterstift 16 aus dem horizontalen Abschnitt 6a drehend in den gekrümmten Abschnitt 6b und vice versa bewegt. Das heißt, wenn sich der Spannfutterstift 16 drehend in den gekrümmten Abschnitt 6b bewegt, erlaubt der gegabelte Abschnitt 14a ein redundantes Verschieben des Spannfutterstifts 16, d. h. eine diametrale Differenz zwischen dem horizontalen Abschnitt 6a und dem gekrümmten Abschnitt 6b. Dies ermöglicht auch eine gleichmäßige Bewegung des Spannfutterstifts 16 aus dem gekrümmten Abschnitt 6b in den vertikalen Abschnitt 6c und vice versa.
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An der bezüglich des Spannfutterantriebshebels 14 anderen Seite hat der Spannfutterstift 16 einen Endabschnitt, mit welchem über eine Halterungsbasis 17 das Spulenspannfutter 18 verbunden ist, wie in 2 gezeigt. Wie außerdem in 4 und 5 gezeigt, hat das Spulenspannfutter 18 einen gegenüber dem Drehhaken 8 anzuordnenden Spulenkopf bzw. Spulenspannfutterkopf 18a und einen Beinabschnitt 18b, der fest mit der Halterungsbasis 17 verbunden ist.
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Durch die Halterungsbasis 17 hindurch erstrecken sich gleitbar parallele Stifte 17a, 17b, um einen Positionsänderungshebel 17A zu bilden, was die Halterungsbasis 17 entlang der parallelen Stifte 17a, 17b in eine axiale Richtung hin und her gleiten lässt.
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Jeder der parallelen Stifte 17a, 17b hat das eine Ende über eine Befestigungsplatte 17c drehbar mit einem Trägerzapfen 17d verbunden und das andere Ende über die Halterungsbasis 17 fest mit dem Spulenspannfutter 18 verbunden. Dadurch können sich die parallelen Stifte 17a, 17b um den Trägerzapfen 17d drehen, da der Trägerzapfen 17d den parallelen Stiften 17a, 17b eine Bewegung in Rechts- und Linksrichtung und Aufwärts- und Abwärtsrichtung erlaubt. Das Spulenspannfutter 18 erlaubt dem Spulenkopf 18a, sich gemeinsam mit der Befestigungsplatte 17c entlang der parallelen Stifte 17a, 17b in die axiale Richtung hin und her zu bewegen. Die Halterungsbasis 17 hat ein Einsetzloch 17f, das ein Einsetzen des Spannfutterstifts 16 erlaubt.
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Wie in 6 bis 8 gezeigt, hat das Spulenspannfutter 18 eine Spannfutterklaue 20, die, wenn der Spannfutterluftzylinder 19 aktiviert ist, in einen lösbaren Eingriff mit einem elastischen Verschlusshebel 21 gebracht wird, um das Spulengehäuse 12 lösbar zu halten oder anzukoppeln. Genauer gesagt, beim Aktivieren des Spannfutterluftzylinders 19 schiebt der Spannfutterluftzylinder 19 die Stange 19a vor, um die Spannfutterklaue 20 im Uhrzeigersinn um einen Achszapfen 20a zu drehen, wie in 6 und 7 gezeigt.
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Da das Spulengehäuse 12 ein Anheben und Absenken des elastischen Verschlusshebels 21 um einen Drehhals erlaubt, wird, wenn die Spannfutterklaue 20 im Uhrzeigersinn gedreht wird, die Spannfutterklaue 20 in Eingriff mit dem Verschlusshebel 21 gebracht, um den Verschlusshebel 21 anzuheben, so dass er an eine Zwischenwand 18e des Spulenkopfs 18a anstößt.
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Dies ermöglicht eine präzise Festlegung einer Kopplungsposition, in welcher der Spulenkopf 18a im Normalfall mit dem Spulengehäuse 12 gekoppelt ist.
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Die Struktur ist derart, dass sie eine Verschiebung der Kopplungsposition verhindern kann, wenn beim Schwenken des Spulengehäuses 12 eine externe Kraft ausgeübt wird.
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Wenn beim Ankoppeln des Spulenkopfs 18a an das Spulengehäuse 12 irgendeine Veränderung oder Abweichung, selbst eine kleine, auftreten würde, wäre eine Aufrechterhaltung einer Transferpräzision des Spulengehäuses 12 bezüglich des Drehhakens 8 verhindert. Die Transferpräzision hat eine Toleranz im Bereich von ±0,1 mm.
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Für die Aufrechterhaltung der Transferpräzision spielen der Spulenkopf 18a, der Verschlusshebel 21 und die Zwischenwand 18e eine wichtige Rolle.
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Wenn der Spannfutterluftzylinder 19 die Stange 19a zurückzieht, wie in 8 gezeigt, dreht der Verschlusshebel 12 aufgrund der elastischen Kraft die Spannfutterklaue 20 gegen den Uhrzeigersinn um den Achszapfen 20a, um in die ursprüngliche Position zurückzukehren. Dies erlaubt den Verschlusshebel 21, sich aus dem Eingriff mit dem Spulenkopf 18a zu befreien, so dass sich das Spulenspannfutter 18 und das Spulengehäuse 12 voneinander lösen. Da das Spulenspannfutter 18 die Spannfutterklaue 20 aufweist, die in einen lösbaren Eingriff mit dem Spulengehäuse 12 gebracht werden kann, ist es möglich, mit einer vereinfachten Struktur das Spulengehäuse 12 an dem Spulenspannfutter 18 zu befestigen.
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Wie in 3 gezeigt, ist der Spannfutterantrieb-Luftzylinder 26 als Spannfutterantreiber mit Hilfe einer Klammer 27 horizontal an einem unteren Ende der vertikalen Transferbasis 5 angebracht. Der Spannfutterantrieb-Luftzylinder 26 weist die Stange 26a auf, die über den Verbindungszapfen 29 drehbar mit dem Antriebsarm 14c des Spannfutterantriebshebels 14 verbunden ist. Der Spannfutterantriebshebel 14 ist konfiguriert, um normalerweise in der Mittelposition M1, die in 3 in gestrichelter Linie dargestellt ist, angeordnet zu sein. Ein Antriebsluftzylinder 5n ist über einen Befestigungsarm 5f an der vertikalen Transferbasis 5 befestigt, wie in 3 gezeigt (siehe auch 10).
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Nachdem das Spulenspannfutter 18 in der Austauschposition M3 das Spulengehäuse 12 an dem Drehhaken 8 befestigt hat und in die Mittelposition M1 zurückgekehrt ist, schiebt der Antriebsluftzylinder 5n eine Stange 5m vor, um sie über eine Polsterauflage 14t mit der zur Bereitschaftsposition M2 hin gelegenen Seite des Spannfutterantriebshebels 14 in Eingriff zu bringen. Die an einer Außenseite des Spannfutterantriebshebels 14 angebrachte Polsterauflage 14t dient als ein stoßabsorbierendes Material. Dank des Eingriffs der Stange 5m mit dem Spannfutterantriebshebel 14 ist es möglich, zu verhindern, dass sich der Spannfutterantriebshebel 14, wenn er einer externen Kraft ausgesetzt ist, unerwünscht in Richtung Bereitschaftsposition M3 verschiebt, wenn das Spulenspannfutter 18, nachdem es das Spulengehäuse 12 an dem Drehhaken 8 angebracht hat, in die Mittelposition M1 zurückkehrt.
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Wenn während des Nähbetriebs der Nähmaschine
1 der Unterfaden
13c der Spule
13b aufgebraucht ist, bewirkt ein Fadensensor (nicht gezeigt) eine Unterbrechung des Nähbetriebs der Nähmaschine
1. Gleichzeitig zieht der Antriebsluftzylinder
5m die Stange
5n zurück, um sie von dem Spannfutterantriebshebel
14 zu lösen. Zusammen mit dem Anhalten der Nähmaschine
1 läuft ein Spannfuttersteuerungsdiagramm (a) bis (e) als eine Spannfuttersteuerung ab, um die Schwenk- oder Drehbewegung des Spannfutterantriebshebels
14 zu steuern, wie in Tabelle 1 gezeigt ist (siehe auch
11 und
12). Tabelle 1 Spannfuttersteuerungsdiagramm
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Mit Aktivierung des Positionsänderungshebels 17A bewegt die Aktivierung das Spulenspannfutter 18 aus der Mittelposition M1 in die Austauschposition M3. Nachdem das Spulenspannfutter 18 das Spulengehäuse 12 von dem Drehhaken 8 genommen hat, kehrt das Spulenspannfutter 18 zurück in die Mittelposition M1, um das Spulengehäuse 12 in den Auffangbehälter 10 fallen zu lassen. Nach Freigabe des Spulengehäuses 12 bewegt sich das Spulenspannfutter 18 in die Bereitschaftsposition M2, um von dem Haltestift 13 des Spulenhalters 13a ein neues Spulengehäuse 12 zu nehmen.
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Nachdem es ein Spulengehäuse 12 als ein mit Unterfaden 13c volles neues Spulengehäuse genommen hat, bewegt sich das Spulenspannfutter 18 aus der Bereitschaftsposition M2 in die Austauschposition M3.
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In der Austauschposition M3 bringt das Spulenspannfutter 18 das Spulengehäuse 12 lösbar an dem Hakenstift P1 des Drehhakens 8 an. Nach dem Anbringen des Spulengehäuses 12 an dem Drehhaken 8 kehrt das Spulenspannfutter 18 aus der Austauschposition M3 in die Mittelposition M1 zurück.
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Mit Bezug auf das Spannfuttersteuerungsdiagramm (a) bis (e) und 11 und 12 ist die Dreh- oder Schwenkbewegung des Spulenspannfutters 18 (Mittelposition M1 → Austauschposition M3 → Mittelposition M1 → Bereitschaftsposition M2 → Austauschposition M3 → Mittelposition M1) wie folgt detailliert beschrieben.
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Beim Unterbrechen des Nähbetriebs der Nähmaschine 1 durch den Fadensensor wird der Spannfutterantrieb-Luftzylinder 26 aktiviert, um die Stange 26a zurückzuziehen, um den Spannfutterantriebshebel 14 in die Richtung des in 2 gezeigten Pfeils A um den Drehzapfen 15 zu drehen. Dadurch wird der Spannfutterantriebshebel 14 in die Austauschposition M3, wie in 2 mit durchgezogener Linie gezeigt, geschwenkt und der Spannfutterstift 16 gleitet aus dem gekrümmten Abschnitt 6b in den horizontalen Abschnitt 6a.
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In der Austauschposition M3 bewegt sich der Positionsänderungshebel 17A gegen den Uhrzeigersinn voll um den Trägerzapfen 17d. Zusammen mit dem Gleiten des Spannfutterstifts 16 aus dem gekrümmten Abschnitt 6b in den horizontalen Abschnitt 6a bringt das Spulenspannfutter 18 den Spulenkopf 18a in Eingriff mit einem Kopf des Spulengehäuses 12.
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In dieser Situation wird der Spannfutterluftzylinder 19 aktiviert, um die Spannfutterklaue 20 im Uhrzeigersinn um den Achszapfen 20a zu drehen, wie in 6 bis 8 gezeigt. Dadurch wird die Spannfutterklaue 20 mit dem Verschlusshebel 21 in Eingriff gebracht, um den Verschlusshebel 21 drehend anzuheben (hochzuklappen), so dass der Verschlusshebel 21 gegen die Zwischenwand 18e des Spulenkopfs 18a stößt und das Spulenspannfutter 18 lösbar mit dem Spulengehäuse 12 verbunden ist.
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Danach wird der Spannfutterantrieb-Luftzylinder 26 aktiviert, um die Stange 26a vorzuschieben, um den Spannfutterantriebshebel 14 in die entgegengesetzte Richtung des in 2 gezeigten Pfeils A um den Drehzapfen 15 zu drehen. Dadurch wird der Spannfutterantriebshebel 14 in die Mittelposition M1, wie in 2 mit gestrichelter Linie gezeigt, geschwenkt und der Spannfutterstift 16 gleitet aus dem horizontalen Abschnitt 6a in den gekrümmten Abschnitt 6b.
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Während der Spannfutterstift 16 entlang des horizontalen Abschnitts 6a gleitet, wird das Spulengehäuse 12 von dem Hakenstift P1 des Drehhakens 8 wegbewegt, so dass, wenn das Spulenspannfutter 18 den gekrümmten Abschnitt 6b erreicht, das Spulengehäuse 12 daran angekoppelt ist.
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Zu diesem Zeitpunkt wird der Spannfutterluftzylinder 19 aktiviert, um die Stange 19a zurückzuziehen, so dass sich der Verschlusshebel 12 durch elastische Kraft dreht, um eine Drehung der Spannfutterklaue 20 gegen den Uhrzeigersinn hervorzurufen, um das Spulengehäuse 12 freizugeben. Dadurch löst sich der Verschlusshebel 21 aus dem Eingriff mit dem Spulenkopf 18a, so dass das Spulenspannfutter 18 das Spulengehäuse 12 abkoppelt und das Spulengehäuse 12 freigibt. Das bedeutet, das Spulenspannfutter 18 löst das Spulengehäuse 12, um das Spulengehäuse 12 in den Auffangbehälter 10 fallen zu lassen.
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Wenn der Spannfutterantrieb-Luftzylinder 26 die Stange 16a weiter zurückzieht, wird der Spannfutterantriebshebel 14 aus der Mittelposition M1 in die Bereitschaftsposition M2, in 3 strich-punktiert gezeigt, geschwenkt. Zusammen mit der Bewegung des Spannfutterantriebshebels 14 gleitet der Spannfutterstift 16 aus dem gekrümmten Abschnitt 6b in den vertikalen Abschnitt 6c, so dass sich der Positionsänderungshebel 17A im Uhrzeigersinn um den Trägerzapfen 17d dreht, um die Bereitschaftsposition M2 zu erreichen.
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In dieser Situation bringt das Spulenspannfutter 18 den Spulenkopf 18a in Eingriff mit dem Kopf des Spulengehäuses 12, das an dem Spulenhalter 13a angeordnet ist. Dabei wird der Spannfutterluftzylinder 19 aktiviert, um die Spannfutterklaue 20 gegen den Uhrzeigersinn um den Achszapfen 20a zu drehen, so dass das Spulenspannfutter 18 und das Spulengehäuse 12 auf dieselbe Weise wie oben beschrieben miteinander gekoppelt werden.
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Wenn das Spulenspannfutter 18 mit dem Spulengehäuse 12 gekoppelt ist, zieht der Spannfutterantrieb-Luftzylinder 26 die Stange 26a noch weiter zurück, so dass der Spannfutterantriebshebel 14 in die durch den Pfeil A in 2 gezeigte Richtung um den Drehzapfen 15 geschwenkt wird. Zusammen mit der Schwenkbewegung des Spannfutterantriebshebels 14 gleitet der Spannfutterstift 16 aus dem vertikalen Abschnitt 6c durch den gekrümmten Abschnitt 6b in den horizontalen Abschnitt 6a. Dadurch dreht sich der Positionsänderungshebel 17A mit dem daran angekoppelten Spulengehäuse 12 aus der Bereitschaftsposition M2 über die Mittelposition M1 in die Austauschposition M3. In der Austauschposition M3 wird das Spulengehäuse 12 zum Hakenstift P1 hin bewegt und lösbar an dem Drehhaken 8 angebracht. Dies ermöglicht ein automatisches Ersetzen des an dem Drehhaken 8 angebrachten Spulengehäuses 12 durch ein von dem Spulenhalter 13a gehaltenes neues Spulengehäuse.
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Danach wird der Spannfutterluftzylinder 19 aktiviert, um die Stange 19a zurückzuziehen, so dass der Verschlusshebel 21 durch die elastische Kraft auf das Spulengehäuse 12 niedersinkt, um dabei die Spannfutterklaue 20 gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Dadurch wird das Spulengehäuse 12 abgekoppelt und von dem Spulenspannfutter 18 gelöst und befreit.
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Nach Abkoppeln des Spulengehäuses 12 schiebt der Spannfutterantrieb-Luftzylinder 26 die Stange 26a vor, so dass der Spannfutterantriebshebel 14 in die entgegengesetzte Richtung des in 2 gezeigten Pfeils A um den Drehzapfen 15 geschwenkt wird. Dadurch bewegt sich das Spulenspannfutter 18 weg von dem an dem Drehhaken 8 angebrachten Spulengehäuse 12. Zusammen mit der Bewegung des Spulenspannfutters 18 kehrt der Positionsänderungshebel 17A aus der Austauschposition M3 in die Mittelposition M1 zurück, so dass das Spulenspannfutter 18 gegenüber dem Auffangbehälter 10 angeordnet ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Antriebsluftzylinder 5n aktiviert, um die Stange 5m vorzuschieben, so dass die Stange 5m über die Polsterauflage 14t in Eingriff mit dem Spannfutterantriebshebel 14 gebracht wird, um dadurch ein unerwünschtes Verschieben des Spannfutterantriebshebels 14 in Richtung Bereitschaftsposition M2 zu verhindern.
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In der Austauschposition M3, in welcher das Spulengehäuse 12 lösbar an dem Drehhaken 8 angebracht wird, bewirkt ein Fadenaustauschsensor (nicht gezeigt) die Wiederaufnahme des Nähbetriebs der Nähmaschine 1.
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Wenn das Spulenspannfutter 18 das Spulengehäuse 12 freigibt, um es in den Auffangbehälter 10 fallen zu lassen, detektiert ein Näherungssensor (nicht gezeigt) das in den Auffangbehälter 10 gefallene Spulengehäuse 12, um den Transferluftzylinder 11 zu aktivieren. Dann fährt der Transferluftzylinder 11 seine längliche Stange 11a aus, um den Führungsstab 9 aus der Mittelposition M1 entlang des Führungshalters 7 in die Längsrichtung zu bewegen. Dieser (Führungsstab 9) trägt den Auffangbehälter 10, um ihn quer über die vertikale Transferbasis 4 in die Querrichtung L nach außen zu bewegen, wo ihn die Benutzer leicht mit der Hand erreichen können. Anzumerken ist, dass der Transferluftzylinder 11 aktiviert werden kann, bevor die Nähmaschine ihren Nähbetrieb wieder aufnimmt oder nachdem sie ihn wieder aufgenommen hat, anstatt zu dem Zeitpunkt, zu dem das Spulenspannfutter 18 das Spulengehäuse 12 in den Auffangbehälter 10 fallen lässt.
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Wenn der Auffangbehälter 10 nach außen transportiert worden ist, wird das Spulengehäuse 12 aus dem Auffangbehälter 10 genommen, um die Spule 13b wieder mit Unterfaden 13c zu füllen, was bedeutet, die Spule 13b durch eine mit Unterfaden 13c volle neue Spule zu ersetzen. Das Spulengehäuse 12, das die neu eingesetzte Spule 13b enthält, wird an dem Spulenhalter 13a angebracht, indem es auf den Haltestift 13 gesetzt wird. Dann schiebt der Transferluftzylinder 11 die Stange 11a zurück, um den Führungsstab 9 in die Längsrichtung entlang des Führungshalters 7 in die Mittelposition M1 zurück zu bewegen.
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Dank der vorstehend beschriebenen Struktur, in welcher die Führungsrille 6 den horizontalen Abschnitt 6a, den vertikalen Abschnitt 6b und den gekrümmten Abschnitt 6c aufweist, entlang welchen sich das Spulenspannfutter 18 mit Hilfe des Spannfutterstifts 16 bewegt, ist es möglich, eine Transferstrecke, die ein Spulengehäuse 12 durchläuft, zu minimieren, um dadurch den Benutzern ein schnelles Austauschen der Spule 13b zu ermöglichen.
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Zudem ist es möglich, den Spulenhalter 13a, den Spannfutterantriebshebel 14, den Auffangbehälter 10, den Spannfutterantrieb-Luftzylinder 26 und den Transferluftzylinder 11 um die vertikale Transferbasis 5 herum anzuordnen. Dies ermöglicht, die gesamte Struktur zu vereinfachen und folglich dem Spulenwechsler eine kompakte und raumsparende Struktur zu geben.
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Was die Spule 13b betrifft, die in dem Spulengehäuse 12 enthalten ist, das das Spulenspannfutter 18 freigibt, um es in den Auffangbehälter 10 fallen zu lassen, so wird die Spule 13b durch eine mit Unterfaden 13c volle neue Spule ersetzt und lösbar an dem Haltestift 13 des Spulenhalters 13a angebracht. Somit befindet sich an zwei Teilen, d. h. dem Haltestift 13 und dem Drehhaken 8, ein Spulengehäuse 12. Diese Struktur erfordert also nur zwei Spulengehäuse, was die Überprüfung und Instandhaltung, die die kostenintensiven Spulengehäuse 12 benötigen, vereinfacht.
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13 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, in welcher der Spannfutterantriebshebel 14 ein Stopploch 14h aufweist, das gegenüber der Stange 5m des Antriebsluftzylinders 5n angeordnet ist.
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Wenn das Spulenspannfutter 18, nachdem es das Spulengehäuse 12 an dem Drehhaken 8 befestigt hat, aus der Austauschposition M3 in die Mittelposition M1 zurück geschwenkt wird, bewirkt ein Positionsdetektionssensor (nicht gezeigt) die Aktivierung des Antriebsluftzylinders 5n, um die Stange 5m vorzuschieben, um sie mit dem Stopploch 14h in Eingriff zu bringen. Dies verhindert ein unerwünschtes Verschieben des Spannfutterantriebshebels 14 sowohl in Richtung Bereitschaftsposition M2 wie auch in Richtung Austauschposition M3.
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14 und 15 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, in welcher ein lichtemittierendes Element 30 an dem Spulenkopf 18a angebracht ist und ein Photoelement 31 an einer ersten Gleitplatte 32, die sich von der vertikalen Befestigungseinrichtung 7a aus erstreckt, angebracht ist.
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Das lichtemittierende Element 30 und das Photoelement 31 bilden einen Photokoppler 33 und die von dem lichtemittierenden Element 30 ausgestrahlten Lichtstrahlen werden normalerweise von dem Spulengehäuse 12 abgeschirmt, um zu verhindern, dass die Lichtstrahlen das Photoelement 31 erreichen. Zu der Zeit, wenn das Spulenspannfutter 18 das Spulengehäuse 12 von dem Drehhaken 8 nimmt und sich zurück in die Mittelposition M1 bewegt, um das Spulengehäuse 12 in den Auffangbehälter 12 fallen zu lassen, können die von dem lichtemittierenden Element 30 ausgestrahlten Lichtstrahlen das Photoelement erreichen.
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Ein gewickelter Körper 34 ist an einer Innenwand des Auffangbehälters 10 in Berührung mit dem Auffangbehälter 10 angeordnet, wie in 15 gezeigt ist. Anzumerken ist, dass der gewickelte Körper 34 auch an einer Außenfläche des Auffangbehälters 10 angebracht sein kann.
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Ein Ende des gewickelten Körpers 34 bildet einen positiven Anschluss 34a und erstreckt sich nach außen, um in Gleitkontakt mit der ersten Gleitplatte 32 zu sein. Das andere Ende des gewickelten Körpers 34 bildet einen negativen Anschluss 34b und erstreckt sich nach außen, um in Gleitkontakt mit einer zweiten Gleitplatte 35 zu sein. Die zweite Gleitplatte 35 ist an einem stationären Bauteil (nicht gezeigt) angebracht.
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Der negative Anschluss 34b ist über die zweite Gleitplatte 35 mit dem lichtemittierenden Element 30 verbunden und das Photoelement 31 ist über die erste Gleitplatte 32 mit dem positiven Anschluss 34a verbunden. Was die Anordnung in 14 betrifft, ist die erste Gleitplatte 32 bezüglich der zweiten Gleitplatte 35 in einer vorn – hinten (Vorderseite – Rückseite) Beziehung angeordnet.
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Wenn der Transferluftzylinder 11 aktiviert ist, um die Stange 11a in die Querrichtung L vorzuschieben, um den Auffangbehälter 10 nach außen zu bringen, bewegt sich der positive Anschluss 34a von der ersten Gleitplatte 32 weg und bewegt sich der negative Anschluss 34b von der zweiten Gleitplatte 35 weg.
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Wenn das Spulenspannfutter 18 aus der Austauschposition M3 in die Mittelposition M1 geschwenkt wird, um das Spulengehäuse 12 zum Auffangbehälter 10 hin freizugeben, ist die Lichtabschirmung beseitigt (nicht mehr wirksam), so dass die von dem lichtemittierenden Element 30 ausgestrahlten Lichtstrahlen das Photoelement 31 erreichen. Aus diesem Grund wird der Photokoppler 33 über eine Treiberschaltung 36 elektrisch erregt, so dass ein elektrischer Strom durch den gewickelten Körper 34 fließt. Dies ermöglicht dem gewickelten Körper 34 eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, die auf das Spulengehäuse 12 ausgeübt wird. Die elektromagnetische Kraft zieht das Spulengehäuse 12 an, um es in der Mittelposition M1 ungehindert in den Auffangbehälter 10 zu führen.
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Die hier verwendeten Begriffe ”schwenken”, ”bewegen”, ”drehen”, ”zurückkehren”, ”schwenkend drehen” und ”zurück bewegen” sind in dem aus dem Zusammenhang ersichtlichen Sinn gegebenenfalls als identisch zu betrachten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 8-196766 [0003]
- JP 8-280972 [0003]
- JP 9-066181 [0003]
