DE19912070A1 - Antrieb einer Näh- bzw. Stickmaschine mit mehreren Köpfen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine, mit einer Vielzahl von in einer Reihe angeordneten und von einer gemeinsamen Hauptwelle (2) angetriebenen Köpfen (1), wobei mehrere Asynchronmotoren (3) die Hauptwelle (2) antreiben, wobei die Antriebsdrehmomente der Asynchronmotoren (3) über die Länge der Hauptwelle (2) verteilt angreifen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrkopf-Stick- oder Nähma­ schine, mit einer Vielzahl von in einer Reihe angeordne­ ten Köpfen, wobei die Köpfe von einer gemeinsamen Hauptwelle angetrieben sind.

Heute eingesetzte Stickmaschinen verfügen oft über mehr als 10 bis hin zu 35 Stickköpfen. Die Stickköpfe werden alle durch eine gemeinsame Welle angetrieben und bestic­ ken die im gemeinsamen Stickrahmen eingespannten Werk­ stücke gleichzeitig. Der Stickrahmen wird von einem An­ trieb in X-Y-Richtung verfahren, wobei das Verfahren in Abhängigkeit vom Steuercode und der Nadelstellung er­ folgt. Jeder Stickkopf weist in der Regel mehr als eine Nadel auf, welche jeweils in einer Nadelstange gelagert sind. Die Nadeln der über dem Stickrahmen angeordneten Stickköpfe wirken zusammen mit Greifern bzw. Schiffchen, welche unterhalb des Stickrahmens bzw. Tisches angeordnet sind. Um einen exakten Näh- bzw. Stickvorgang zu gewähr­ leisten muß sichergestellt sein, daß die Nadelbewegung mit der Bewegung des zugehörigen Greifers bzw. Schiff­ chens exakt zusammenwirkt.

Bedingt durch die ungleichförmigen Bewegungen der Teile der Stickköpfe, welche meist an einem gemeinsamen Ober­ träger angeordnet sind, wird die im Verhältnis zu ihrem Durchmesser relativ lange Hauptwelle über ihre Länge un­ terschiedlich stark beansprucht, so daß sie während des Näh- bzw. Stickvorganges tordiert. Durch die Torsion der Hauptwelle entsteht eine Phasenverschiebung zwischen den Bewegungen der Nadeln der von Hauptwelle angetriebenen Stickköpfe, so daß deren Bewegungen nicht synchron erfol­ gen. Nadeln der vom Antrieb der Hauptwelle weiter ent­ fernt angeordneten Stickköpfe eilen mit ihren Bewegungen den Nadeln der dem Antrieb näher angeordneten Stickköpfen zeitlich nach.

Die Greifer bzw. Schiffchen werden ebenfalls von einer gemeinsamen Welle, der Greiferwelle, angetrieben. Bedingt durch die gleichförmige Bewegung der Greifer bzw. Schiff­ chen, kommt es zu keiner nennenswerten Torsion der Grei­ ferwelle, so daß sich die Greifer auch bei einer relativ schwach ausgebildeten Greiferwelle (fast) synchron bewe­ gen.

Die Hauptwelle und die Greiferwelle werden in der Regel von einem gemeinsamen Antrieb angetrieben. Aufgrund der Torsion der Hauptwelle können gerade bei weit vom Antrieb entfernt angeordneten Köpfen deren Nadeln nicht exakt mit den korrespondierenden Greifern zusammenwirken.

Zur Minderung der Torsion der Hauptwelle kann diese z. B. im Querschnitt stärker ausgebildet werden, wodurch jedoch die zu bewegende Masse zunimmt und ebenfalls die Abmes­ sungen der von der Hauptwelle angetriebenen Stickköpfe größer werden, da die Hauptwelle die Stickköpfe meist durchgreift. Durch die größeren Abmessungen und größeren zu bewegenden Massen der Stickköpfe werden aber wiederum größere Antriebskräfte benötigt, wodurch die Hauptwelle stärker belastet und somit auch trotz ihrer stärkeren Ausgestaltung dennoch tordiert wird.

Zur Minderung des Problems der Torsion der Hauptwelle schlägt die DE 196 08 406 vor, daß zusätzliche Stabilisie­ rungswellen oder zusätzliche formschlüssige Verbindungen zwischen der Hauptwelle und der Greiferwelle vorgesehen werden. Zudem schlägt die DE 196 08 406 vor, die Hauptwelle zu unterteilen, wobei jede Teilwelle von einem Antriebs­ motor angetrieben wird und die Antriebsmotoren elektrisch synchronisiert werden. Dies bedingt, das Synchronmotoren zum Antrieb der Hauptwelle eingesetzt werden. Ebenfalls wird vorgeschlagen, das an beiden Enden der Hauptwelle jeweils ein Synchronmotor vorgesehen wird, wobei eine elektrische Regelung die Synchronmotoren zueinander syn­ chronisiert. Dies erfordert jedoch ein relativ hohen Auf­ wand an Steuer- und Regelungselektronik. Die Verwendung von Synchronmotoren ist zudem sehr kostenaufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Torsion der Hauptwelle ohne den Einsatz einer verhältnismäßig aufwendigen Steuerung und Regelung nahezu auszuschließen.

Diese Aufgabe wird erfinderisch durch eine Mehrkopf- Stick- oder Nähmaschine mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.

Durch das Vorsehen von mehreren Asynchronmotoren zum An­ trieb der Hauptwelle wird diese an mehreren Stellen ange­ trieben, wodurch die Entfernung von den Stickköpfen hin zum Angriffspunkt des Antriebsdrehmomentes vorteilhaft verkürzt wird. Durch den vorteilhaften Einsatz von Asyn­ chronmotoren wird der Steuerungsaufwand auf ein Minimum reduziert. Sofern im Aufbau und Leistung identische Asyn­ chronmotoren verwendet und diese alle gleich angesteuert werden, wird deren Antriebsdrehmoment ungefähr gleich groß sein. Eine einfache Zusammenschaltung gewährleistet z. B. das Parallelschalten der Asynchronmotoren. Sofern die Antriebsdrehmomente der eingesetzten Asynchronmotoren gleich groß sind, wobei insbesondere darauf zu achten ist das auch die Momentenverläufe der Asynchronmotoren iden­ tisch sind, wird eine Torsion der Hauptwelle vorteilhaft vermieden. Auch wenn die Antriebsdrehmomente der einzel­ nen Asynchronmotoren sich leicht voneinander unterschei­ den, wird durch die unterschiedliche Belastung die Welle nur wenig belastet bzw. tordiert. Durch die gemeinsame Hauptwelle, welche insbesondere auch als Läufer der Asyn­ chronmotoren ausgebildet werden kann, sind die Asynchron­ motoren automatisch synchronisiert. Je mehr Asynchronmo­ toren die Hauptwelle antreiben, desto geringer ist der Abstand zwischen dem Angriffspunkt der Belastung durch einen Stickkopf zum Angriffspunkt des Antriebsdrehmoments eines Antriebsmotors, wodurch die Torsion vorteilhaft ge­ mindert wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer Mehrkopf- Stick- oder Nähmaschine ergibt sich, wenn in unmittelba­ rer Nähe zu jedem Stickkopf ein Asynchronmotor angeordnet ist. Es ist auch denkbar, den Asynchronmotor im Gehäuse des Stickkopfes anzuordnen.

In den vorgenannten Ausführungsformen der erfindungsgemä­ ßen Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine dient die Hauptwelle zur Synchronisation der einzelnen Asynchronmotoren und Stickköpfe. Sie kann daher, bedingt durch den relativ kurzen Abstand zwischen den Angriffspunkten der Belastung durch die Stickköpfe zu den Angriffspunkten der Antriebs­ drehmomente relativ schwach ausgebildet werden, da sie nur geringe Torsionsbelastungen erfährt.

Die Asynchronmotoren können mit ihrem Stator die Hauptwelle umgreifen. In diesem Fall bildet die Hauptwel­ le die Läufer der Asynchronmotoren. Es ist aber auch mög­ lich, die Asynchronmotoren mittels eines Riemenantriebs oder über ein Zahnradgetriebe mit der Hauptwelle zu kop­ peln.

Vorteilhaft werden sämtliche Asynchronmotoren elektrisch zusammengeschaltet und sind von einem Verstärker ange­ steuert. Hierdurch reduziert sich, wie bereits erläutert, der steuerungstechnische Aufwand der Maschine, wodurch diese wirtschaftlich in der Herstellung und im Betrieb ist.

Wie die Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine aus dem Stand der Technik kann auch die Greiferwelle über die Hauptwel­ le mit, z. B. mittels Riemenantrieben, angetrieben werden. Es ist jedoch auch möglich keine durchgehende Greiferwel­ le vorzusehen, wobei dann jeder Greifer mittels eines Ge­ triebes oder Riemenantriebs mit dem Antrieb der Hauptwel­ le in Verbindung stehen muß. Zur Reduzierung der Anzahl der Bewegungsübertragungen (z. B. Riemenantrieb) können auch Gruppen von Greifern mittels jeweils einer Welle an­ getrieben werden, wobei die einzelnen Wellen jeweils von mittels einem z. B. Riemenantrieb von der Hauptwelle ange­ trieben sind.

Sofern die Hauptwelle und die Greiferwelle über lediglich einen Riemenantrieb miteinander in Verbindung sind, wird evtl. der Asynchronmotor, der diesem Riemenantrieb am nächsten ist, stärker belastet als die übrigen Asynchron­ motoren, welche auf der Hauptwelle angeordnet sind. Durch die unterschiedlichen resultierenden Momente auf der Hauptwelle wird diese geringfügig tordiert. In diesem Fall kann es sinnvoll sein, mindestens einen Sensor zu Ermittlung der Torsion auf der Hauptwelle anzuordnen. In Abhängigkeit von den gemessenen Torsionen werden dann von einem Steuerrechner die Asynchronmotoren entsprechend eingeregelt, so daß sich überall dieselben resultierenden Momente (Antriebsmoment - Belastungsmoment) bei den Asyn­ chronmotoren einstellen, wodurch eine Torsion der Welle vorteilhaft vermieden wird. Es ist jedoch auch möglich, den dem Riemenantrieb am nächsten angeordneten Asynchron­ motor stärker zu dimensionieren, so daß es zu keiner bzw. nur geringfügigen Torsion der Hauptwelle zwischen zwei Asynchronmotoren kommt.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der er­ findungsgemäßen Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine anhand voh Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine schematisierte Darstellung einer Mehr­ kopf-Stickmaschine, wobei jedem Stickkopf ein Asynchronmotor zugeordnet ist;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Maschine mit 3 Asyn­ chronmotoren die die sechs auf der Hauptwelle angeordneten Stickköpfe antreiben;

Fig. 3 eine Maschine gemäß Fig. 1, wobei mehrere Riemenantriebe die Bewegungen der Hauptwelle mit der Greiferwelle synchronisieren;

Fig. 4 eine Maschine gemäß Fig. 2, wobei an beiden Enden der Haupt- und Greiferwelle jeweils ein Riemenantrieb zum Antrieb der Greiferwelle vorgesehen sind.

Die Figur zeigt eine Mehr-Kopf-Stickmaschine mit sechs Köpfen 1, welche von einer Hauptwelle 2 angetrieben wer­ den. Die Stickköpfe 1 verfügen über mehrere Nadelstangen 1a. Die Stickköpfe verfügen über ein Schaltgetriebe über das die Bewegung der Hauptwelle 2 auf die Nadelstangen 1a übertragen werden.

Neben jedem Stickkopf 1 ist ein Asynchronmotor 3 angeord­ net. Alle Asynchronmotoren 3 sind von gleicher Bauart und sind parallel geschaltet und über die elektrischen Lei­ tungen 11 mit einer Steuerelektronik 10 verbunden.

Dem linken Ende der Hauptwelle 2 wird über einen Riemen­ antrieb 6, 7 die Bewegung der Hauptwelle 2 auf die Grei­ ferwelle 9 übertragen. Die Greiferwelle 9 treibt die Greifer bzw. Schiffchen der Unterköpfe 8 an.

Zur Minderung der Torsion der Hauptwelle 2 im Bereich der Motoren M1 und M2 kann der Motor M2 stärker ausgebildet werden, um die zusätzliche Belastung durch den Riemenan­ trieb 6, 7 auszugleichen.

Im Unterschied zu Fig. 1 weist die Maschine der Fig. 2 lediglich drei Asynchronmotoren 3 auf, welche über Rie­ menantriebe 4, 5 die Hauptwelle 2 antreiben. Die Riemenan­ triebe 4, 5 sind derart auf der Hauptwelle 2 verteilt an­ geordnet, daß sich eine gleichmäßige Belastung der Hauptwelle 2 und somit eine lediglich geringfügige Torsi­ on ergibt. Die Asynchronmotoren 3 sind wiederum parallel geschaltet und mittels der elektrischen Leitungen 11 mit der Steuer- und Regelungselektronik 10 in Verbindung. Die Greiferwelle 9 ist wiederum über ein Riemenantrieb 6, 7 mit der Hauptwelle 2 in Verbindung.

Die Maschine gemäß Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Maschine gemäß Fig. 1, mit dem Unterschied, daß mehrere Riemenantriebe 6, 7 zur Synchronisierung zwischen Hauptwelle 2 und Greiferwelle 9 verteilt über die beiden Wellen 2, 9 angeordnet sind. Hierdurch wird die Torsion der Hauptwelle zusätzlich gemindert, da das Antriebs­ drehmoment nicht nur von einer Stelle der Hauptwelle 2 abgegriffen wird.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 entspricht im wesentli­ chen der Ausführungsform gemäß Fig. 2, wobei ein zusätz­ licher Riemenantrieb an den rechten Enden der Haupt- und Greiferwelle vorgesehen ist. Durch diesen zweiten Riemen­ antrieb wird eine eventuell auftretende Torsion der Grei­ ferwelle gemindert.

Es versteht sich von selbst, daß die Ausführungsformen gemäß der Fig. 1 bis 4 nur wenige exemplarische Aus­ führungsformen der erfindungsgemäßen Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine darstellen. Insbesondere kann die Zahl der Motoren, Stickköpfe und Riemenantriebe zwischen der Hauptwelle und der Greiferwelle beliebig variiert werden. Ebenso können die in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Rie­ menantriebe Synchron-Riemenantriebe sein.

In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform, treiben die Asynchronmotoren die Greiferwelle über An­ triebsmechanismen direkt an, so daß an der Hauptwelle kein Belastungsmoment für den Antrieb der Greifer an­ greift. Hierbei kann für jeden Asynchronmotor ein Riemen­ antrieb vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich, daß lediglich ein Riemenantrieb zwischen einem Asynchronmotor und der Greiferwelle vorgesehen ist. In diesem Fall muß der dieser Asynchronmotor zur Kompensation der zusätzli­ chen Belastung durch die Greiferwelle stärker dimensio­ niert werden.

Claims (14)

1. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine, mit einer Vielzahl von in einer Reihe angeordneten und von einer ge­ meinsamen Hauptwelle (2) angetriebenen Köpfen (1), dadurch gekennzeichnet, daß meh­ rere Asynchronmotoren (3) die Hauptwelle (2) antrei­ ben, wobei die Antriebsdrehmomente der Asynchronmo­ toren (3) über die Länge der Hauptwelle (2) verteilt angreifen.

2. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsdrehmomente der Asynchronmotoren (3) in äquidistanten Abständen über die Länge der Hauptwel­ le (2) verteilt angreifen.

3. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem, jedem zweiten, dritten oder vierten Stickkopf jeweils ein Asynchronmotor (3) zugeordnet ist, der sein Antriebsdrehmoment in unmittelbarerer Nähe des Stickkopfes (1) auf die Hauptwelle (2) ab­ gibt.

4. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hauptwelle (2) die Läufer der Asynchronmotoren (3) bildet.

5. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen einem Asynchronmotor (3) und der Hauptwelle (2) ein Getriebe angeordnet ist.

6. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Asynchronmotoren (3) ihr Antriebsdrehmoment mittels eines Riemen-, Ketten- und/oder Zahnriemenantriebs (4, 5) auf die Hauptwelle (2) übertragen.

7. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Asynchronmotoren (3) elek­ trisch zusammengeschaltet sind und von einem Ver­ stärker angesteuert sind.

8. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hauptwelle (2) insbesondere in ihrem Querschnitt gerade so dünn ausgebildet ist, so daß zwischen den Angriffspunkten der Antriebs­ drehmomente zweier Asynchronmotoren (3) auf der Hauptwelle die beim Betrieb der Maschine auftretende Torsion der Hauptwelle (2) den maximal zulässigen Wert nicht überschreitet.

9. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Asynchronmotoren (3) die Greifer bzw. die Schiffchen (8) insbesondere der Un­ terfadenstickköpfe antreiben.

10. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Teil des Antriebsdrehmo­ ments jedes Asynchronmotors (3) zum Antrieb eines ihm zugeordneten Greifers bzw. Schiffchens (8) ver­ wendet wird.

11. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwi­ schen dem Asynchronmotor (3) und dem Greifer bzw. Schiffchen (8) ein Getriebe zwischengeschaltet ist.

12. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine nach einem der An­ sprüche 9 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Greifer bzw. Schiffchen (8) über mindestens eines Riemen-, Ketten- und/oder Zahnriemenantriebs (6, 7) von den Asynchronmotoren (3) und/oder der Hauptwelle (2) angetrieben sind.

13. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Sensor an minde­ stens einer Stelle die Torsion der Hauptwelle (2) mißt und zur Minderung der Torsion die Antriebs­ drehmomente der Asynchronmotoren (3) mittels einer Steuerung aufeinander abgestimmt und eingeregelt werden.

14. Mehrkopf-Stick- oder Nähmaschine nach einem der vor­ herigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Wellenabschnitte die Hauptwelle (2) bilden, wobei jedem Wellenabschnitt ein Stickkopf sowie ein Asynchronmotor (3) zugeord­ net ist, und die Wellenabschnitte über Kupplungen insbesondere Flansche miteinander verbunden insbe­ sondere starr miteinander verschraubt sind.