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Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine Nähmaschine der eingangs genannten Art ist aus dem Patentdokument
DE 39 17 120 A1 bekannt. Diese Nähmaschine besteht aus einer horizontalen Auflagefläche für zwei übereinander liegende, mit der Nähmaschine zusammenzunähende und Kanten aufweisende Materialbahnen, wobei zur Kantenausrichtung der Materialbahnen zueinander unterhalb der Auflagefläche ein unteres Führungselement bzw. Führungsrad für die untere Materialbahn und oberhalb der Auflagefläche ein oberes Führungselement bzw. Führungsrad für die obere Materialbahn vorgesehen sind, wobei die Führungsräder jeweils um eine Drehachse drehbar gelagert sind.
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Eine Nähmaschine der oben genannten Art dient insbesondere dazu, Materialbahnen zusammen zu nähen, die gemeinsam nach dem Zusammennähen eine dreidimensionale Form aufweisen, wie zum Beispiel Sitzbezüge von Kraftfahrzeugen. Dabei werden zwei zueinander nicht konkruente Materialbahn aufeinander gelegt, und zwar so, dass die Kanten der beiden Materialbahnen im Bereich der Nadel exakt aufeinander liegen. Während des Nähvorgangs wird dann mit Hilfe von die Kanten überwachenden Kameras und einer entsprechenden auf die Führungsräder einwirkenden Regelung automatisch dafür gesorgt, dass die dem Stichbereich zuzuführenden Materialbahnen so zueinander verschoben werden, dass schließlich die Kanten im Bereich der Nadel exakt aufeinander liegen und in dieser Position zusammen genäht werden können. Bei Nähmaschinen, die diese Führungsräder nicht aufweisen, muss die Ausrichtung der Materialbahnkanten per Hand, also manuel, erfolgen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nähmaschine der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll eine Nähmaschine geschaffen werden, bei der die mechanische Belastung der Materialbahnen durch die Führungselemente möglichst gering ist.
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Diese Aufgabe ist mit einer Nähmaschine der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Drehachsen der Führungselemente senkrecht zur Auflagefläche verlaufend angeordnet sind.
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Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung somit insbesondere dadurch aus, dass die Drehachsen der Führungselemente nicht mehr – wie beim eingangs genannten Stand der Technik – parallel zur Nährichtung bzw. zur Auflagefläche, sondern nunmehr bei horizontaler Auflagefläche vertikal bzw. senkrecht zu dieser verlaufend angeordnet sind, wobei besonders bevorzugt vorgesehen ist, dass die Drehachsen der beiden Führungselemente auf einer Linie liegen.
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Durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 definierte Maßgabe ist es möglich, die nunmehr im wesentlichen parallel zur Auflagefläche angeordneten Führungselemente deutlich größer als die eingangs genannten, senkrecht zur Auflagefläche angeordneten Führungsräder auszubilden, was den Vorteil hat, dass die jeweilige Kontaktfläche zwischen dem Führungselement und der Materialbahn vergrößert werden kann, was, wie weiter unten noch genauer beschrieben wird, material- bzw. oberflächenschonend wirkt. Außerdem kann aufgrund des deutlich vergrößerten Klemmbereichs der Führungselemente besser gewährleistet werden, dass diese nicht ins Leere greifen, was beim eingangs genannten Stand der Technik aufgrund des eher punktuellen Klemmbereichs bei entsprechend ungünstiger Materialbahnzuführung durchaus geschehen kann.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Die erfindungsgemäße Nähmaschine einschließlich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigt
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1 in Seitenansicht, teilweise geschnitten die erfindungsgemäße Nähmaschine mit den beiden, die Materialbahnen zwischen sich einklemmenden Führungselementen;
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2 in Seitenansicht die Nähmaschine gemäß 1 mit die Materialbahnen nicht zwischen sich einklemmenden Führungselementen;
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3 perspektivisch als Teilansicht die beiden Führungselement mit ihren Antrieben; und
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4 perspektivisch die gesamte Nähmaschine mit den beiden erfindungsgemäßen Führungselementen, wobei nur das obere sichtbar ist.
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Die in den Figuren dargestellte Nähmaschine besteht zunächst in bekannter Weise aus einer horizontal verlaufenden Auflagefläche 1 für zwei übereinander liegende, mit der Nähmaschine zusammenzunähende und Kanten aufweisende Materialbahnen (zum Beispiel Stoff oder Leder), wobei zur Kantenausrichtung der Materialbahnen zueinander unterhalb der Auflagefläche 1 ein unteres Führungselement 2 für die untere Materialbahn und oberhalb der Auflagefläche 1 ein oberes Führungselement 3 für die obere Materialbahn vorgesehen sind, wobei die Führungselemente 2, 3 jeweils um eine Drehachse 2.1, 3.1 drehbar gelagert sind. Bezüglich der genannten Kantenausrichtung ist dabei vorgesehen, dass diese als Verschiebung einer oder beider Materialbahnen in einer zur Auflagefläche 1 parallelen Ebene erfolgt.
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Wesentlich für die erfindungsgemäße Nähmaschine ist nun, dass die Drehachsen 2.1, 3.1 der Führungselemente 2, 3 senkrecht zur Auflagefläche 1 verlaufend angeordnet sind. Wie eingangs erläutert, kann auf diese Weise das Material während der Kantenausrichtung geschont werden. Die erfindungsgemäße Nähmaschine weist aber auch noch eine Reihe anderer Vorteile auf, auf die nachfolgend im Detail eingegangen wird.
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So ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass mindestens eines der Führungselemente 2, 3 zum Festklemmen der Materialbahnen vertikal verstellbar ausgebildet ist. In Bezug auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel ist insbesondere vorgesehen, dass das oberer Führungselement 3 beweglich und das untere Führungselement 2 zwar um seine Drehachse 2.1 drehbar, vertikal aber fixiert ausgebildet ist. Wie weiter unten noch erläutert wird, ergibt sich durch diese Maßgabe, dass die Materialbahnen zu bestimmten Zeitpunkten des Nähprozesses, und zwar insbesondere bei der Kantenausrichtung, zwischen den Führungselementen 2, 3 eingeklemmt sind (siehe hierzu 1), zu anderen Zeitpunkten aber auch frei zwischen diesen verschoben werden können (siehe hierzu 2).
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Ferner ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Führungselement 2, 3 mindestens als Teilring mit Abstand (Radius) von etwa 40 bis 80 mm rund um seine Drehachse 2.1, 3.2 ausgebildet ist. Diese Maßgabe führt dazu, dass die Materialbahnen großflächig manipuliert werden können, d. h. erfindungsgemäß steht eine wesentlich größere Kontaktfläche zwischen dem Führungselement 2, 3 und der Materialbahn als beim eingangs genannten Stand der Technik mit den beiden jeweils praktisch nur einen kleinen Punktkontakt realisierenden Führungsrädern zur Verfügung. Unter einem Teilring ist dabei im übrigen typischerweise ein kreis- bzw. kurvenförmiger Ring zu verstehen. In Betracht kommen aber auch Elemente, die mehreckig abgewinkelt ausgebildet sind und damit letztlich angenähert auch mindestens einen Teilring bilden.
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Weiterhin ist in an sich bekannter Weise an der Nähmaschine eine optische Einrichtung 4 zur Kantenerkennung mit einem der Auflagefläche 1 zugeordneten Erfassungsbereich 5 vorgesehen. Dank der in diesem Kontext vorgesehenen erfindungsgemäßen Ausbildung des Führungselements 2, 3 als (mindestens) Teilring, ergibt sich, dass das Führungselement 2, 3 den Erfassungsbereich 5 freilassend umschließt, d. h. dieser bleibt trotz der Führungselement 2, 3 für die Kantenerfassung bzw. für die optische Einrichtung 4, die vorzugsweise sowohl aus einer oberhalb als auch aus einer unterhalb der Auflagefläche 1 angeordneten Kamera 4.2 besteht, gut sicht- bzw. erfassbar.
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Weiterhin ist, wie in den Figuren dargestellt, besonders bevorzugt vorgesehen, dass die optische Einrichtung 4 ein im Kantenbereich zwischen den Materialbahnen positioniertes, sowohl in Richtung der oberen als auch in Richtung der unteren Materialbahn strahlendes Leuchtelement 4.1 umfasst. Dieses mit den genannten Kameras 4.2 zusammenwirkende Leuchtelement 4.1, das man auch als Gegenlichtquelle bezeichnen kann, ist dabei insbesondere plattenförmig, und vorzugsweise dünner als eine maximal für die Nähmaschine zulässige Materialbahnstärke, ausgebildet.
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Wie besonders gut aus 3 ersichtlich, ist das untere Führungselement 2 vorzugsweise als Vollring und das obere Führungselement 3 vorzugsweise als Teilring ausgebildet. Dabei sind der Teilring und der Vollring im wesentlichen durchmessergleich und/oder jedenfalls teilweise kongruent zueinander ausgebildet, um die Materialbahnen gut zwischen sich einklemmen zu können.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass das untere, als Vollring ausgebildete Führungselement 2 über mindestens drei (dargestellt sind vier) an seinem Umfang, vorzugsweise seinem Außenumfang, angreifende Lagereinrichtungen 10 drehbar gelagert ist.
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Wie oben bereits erwähnt, ist der Vollring bei der dargestellten Ausführungsform nicht vertikal verstellbar. Dies könnte bei Bedarf aber durch eine entsprechende Ausbildung der Lagereinrichtungen 10 realisiert werden.
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Ferner ist vorgesehen, dass das obere Führungselement 3 zwischen der Drehachse 3.1 und dem Teilring mindestens ein den entsprechenden Radius überbrückendes Verbindungselement 11, vorzugsweise einen Verbindungssteg, aufweist.
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Noch etwas genauer betrachtet, ist in zunächst an sich bekannter Weise vorgesehen, dass die Nähmaschine einen vertikal beweglichen, jedenfalls zeitweise (nämlich bei der Kantenausrichtung) mit der oberen Materialbahn in Kontakt bringbaren Haltefuß 6 (auch Drückerfuß genannt) aufweist. Wie in den Figuren dargestellt, ist dabei besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Haltefuß 6 die Drehachse 3.1 für das obere Führungselement 3 bildet.
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Um auch im übrigen eine technisch unkomplizierte Lösung für die Kantenausrichtung realisieren zu können, ist mindestens eines der Führungselemente 2, 3 mit einer Verzahnung 7 versehen. Diese Verzahnung 7 ist dabei besonders bevorzugt an einer vertikal orientierten Umfangsseite des Führungselements 2, 3 angeordnet. Noch etwas genauer betrachtet, ist insbesondere mit Verweis auf 3 vorgesehen, dass die Verzahnung 7 am unteren Führungselement 2 an dessen Innen- und am oberen Führungselement 3 an dessen Außenumfang angeordnet ist.
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Ferner ist zum Antrieb der Führungselemente 2, 3 je ein mit der Verzahnung 7 zusammenwirkendes, motorgetriebenes Zahnrad 8 vorgesehen. Dieses wirkt gemäß 3 am unteren Führungselement 2 mit dessen Innen- und am oberen Führungselement 3 mit dessen Außenverzahnung zusammen. Dabei ist eine Drehachse des Zahnrades 8 parallel zur Drehachse 2.1, 3.1 des Führungselements 2, 3 verlaufend ausgebildet. Außerdem ist das das obere Führungselement 3 antreibende Zahnrad 8 mindestens teilweise oberhalb der Auflagefläche 1 angeordnet. Die beiden Motoren sind, genau wie auch die optische Einrichtung 4, mit einer nicht extra dargestellten Regelungseinrichtung der Nähmaschine verbunden.
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Um zu gewährleisten, dass die Materialbahnen in Klemmposition nicht von den Führungselementen 2, 3 abrutschen können, ist insbesondere wieder mit Verweis auf 3 vorgesehen, dass mindestens eines der beiden Führungselemente 2, 3 eine parallel zur Auflagefläche 1 verlaufende Materialbahnkontaktfläche 9 aufweist. Diese ist mindestens teilweise aufgerauht, vorzugsweise geriffelt oder dergleichen, ausgebildet.
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Weiterhin ist in an sich bekannter Weise neben dem bereits genannten Haltefuß 6 ein vertikal beweglicher, zumindest zeitweise (nämlich beim Stichvorgang) mit der oberen Materialbahn in Kontakt bringbarer, so genannter Schiebefuß 12 vorgesehen, wobei diesem Schiebefuß 12 oberhalb der Auflagefläche 1 eine insbesondere vertikal auf und ab bewegliche Nadel 13 und unterhalb der Auflagefläche 1 ein die Nadel 13 zeitweilig aufnehmendes bzw. umschließendes Transportelement 14 (auch Transporteur genannt) zugeordnet ist. Gemäß der dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Schiebefuß 12 dabei erfindungsgemäß in einem Bereich zwischen dem Haltefuß 6 und dem oberen Führungselements 3 angeordnet. Dabei kann es allerdings auch vorteilhaft sein, dass der Schiebefuß 12 ausgehend von der Nadel 13 bis in einen Bereich hinter den Haltefuß 6 erstreckt ausgebildet ist, um zu gewährleisten, dass auch bereits zusammengenähte und gegebenenfalls aufgrund ihres Eigengewichts eine seitliche Abrutschneigung habende Materialbahnen weiter geradlinige bzw. geradeaus transportiert werden.
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Die erfindungsgemäße Nähmaschine funktioniert wie folgt:
4 zeigt perspektivisch die erfindungsgemäße Nähmaschine, mit der zwei Materialbahnen zusammengenäht werden sollen. Dabei weist, auch wenn dies aus 4 nicht eindeutig hervor geht, die untere Materialbahn, also die, die direkt auf der Auflagefläche 1 aufliegt, zum Bespiel eine geradlinige Kante auf. Die oben aufliegende Materialbahn weist dagegen zum Beispiel eine kurvenförmige Kante auf.
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Mit der Nähmaschine sollen nun die Kanten der beiden Materialbahnen zusammen genäht werden. Dazu ist es im Prinzip erforderlich, dass die Lage der Kanten der beiden Materialbahnen nach jedem Stich kontrolliert und erforderlichenfalls korrigiert wird. Diese Korrektur erfolgt mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Führungselementen 2, 3.
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2 zeigt hierzu einen Zeitpunkt, bei der die Nadel 13 beide Materialbahnen durchdringt. Der Schiebefuß 12 drückt die obere Materialbahn gegen die untere Materialbahn, die sich ihrerseits an dem Transportelement 14 abstützt. Das Führungselement 3 ist mit Hilfe des Haltefußes 6 in eine obere Position gebracht, so dass die Materialbahnen nicht zwischen den Führungselementen 2, 3 eingeklemmt sind. Außerdem ist aus den 2 und 4 ersichtlich, wie das erfindungsgemäße Lichtelement 4.1 zwischen den Materialbahnen eingebracht ist, wobei darauf hingewiesen wird, dass in 4 links unterhalb des oberen Führungselements 3 nicht etwa das untere Führungselement 2, sondern ein Ende eines Trägerelements zu sehen ist, an dem auch das Lichtelement 4.1 befestigt und das auch im Bereich des Zahnrades 8 zu erkennen ist.
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Spätestens in dem Moment, an dem die Nadel 13 in 2 aus den Materialbahnen gezogen wird, werden die beiden Führungselemente 2, 3 zusammengepresst, um die Materialbahnen gegeneinader zu drücken. Über die optische Einheit 4 ist der Regelungseinrichtung bekannt, um welchen Winkel die Führungselement 2, 3 mit Hilfe der Zahnräder 8 verdreht werden müssen, damit die Kanten der beiden Materialbahnen auch beim nächsten Einstich der Nadel 13 zueinander fluchten. Sobald das entsprechende Steuersignal an die Motoren und damit an die Führungselemente 2, 3 gesandt wurde, bewirken diese die gewünschte Kantenausrichtung, und zwar, wie oben bereits erläutert, auf Grundlage großflächiger Berührungen der Materialbahnen, wobei gleichzeitig dank dieser Gestaltung der Führungselement 2, 3 dafür gesorgt ist, dass die optische Einheit 4 im entscheidenen Nahbereich zur Nadel 13 ungestört von den Bauteilen für die Kantenausrichtung arbeiten kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Auflagefläche
- 2
- unteres Führungselement
- 2.1
- Drehachse des unteren Führungselements
- 3
- oberes Führungselement
- 3.1
- Drehachse des oberen Führungselements
- 4
- optische Einrichtung
- 4.1
- Leuchtelement
- 4.2
- Kamera
- 5
- Erfassungsbereich
- 6
- Haltefuß
- 7
- Verzahnung
- 8
- Zahnrad
- 9
- Materialbahnkontaktfläche
- 10
- Lagereinrichtung
- 11
- Verbindungselement
- 12
- Schiebefuß
- 13
- Nadel
- 14
- Transportelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3917120 A1 [0002]
- DE 3632757 A1 [0010]
- DE 4118118 A1 [0010]
