DE2160093A1

DE2160093A1 - Vorrichtung zur automatischen Führung von flachem, blattförmigem Material

Info

Publication number: DE2160093A1
Application number: DE19712160093
Authority: DE
Inventors: Hans Frederick Rockport; Williams Reade Hamilton; Mass. Schaefer jun. (V.St.A.)
Original assignee: USM Corp
Current assignee: USM Corp
Priority date: 1970-12-03
Filing date: 1971-12-03
Publication date: 1972-06-08
Also published as: AU3638671A; IT941992B; GB1378396A; GB1378395A; FR2117412A5; ZA718083B; CA953980A; US3742879A

Description

Dipl.-Ing, I loinz Bardehle

Patentanwalt

DL-8 München 26, Postfach 4 2160093

TeIeUi 0311/2925 55

Dez 197t

Mein Zeichen: P 1348
Anmelder: USM Corporation

Flemington, New Jersey, V₉St.A.

Zustelladresse:

Balch Street,

Beverly 01915, Mass, V. St.A₀

Vorrichtung zur automatischen Führung von flachem, blattförmigem Material

Die Erfindung bezieht sich auf einen automatischen Werkstück- Führungsmechanismus zur Führung von blattförmigem, d.h. flachem Material und insbesondere zur Führung von flexiblen Stoffstücken oder dgl. in programmierter Weise zu und durch die Arbeitszone einer Maschine. Die Erfindung ist insbesondere für die Verwendung mit einer Maschine geeignet, in der ein Werkzeug in intermittierender Weise auf ein Werkstück einwirkt. Ein Hauptbeispiel für eine derartige Maschine ist eine Nähmaschine, die erforderlich sein kann, um Nähte, bestehend aus einer Vielzahl von Stichen, längsJgekrümmter Bahnen sowie längs gerader Bahnen auszuführen.

Es sind bereits Versuche unternommen worden, eine automatische Werkstück-Führungseinrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe ein Werkstück relativ zu einem Werkzeug zu bewegen ist, und zwar zur Ausführung einer genauen Arbeit auf dem betreffenden Werkstück gemäß einer numerischen steuerung. In Verbindung

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mit der Anwendung derartiger bekannter Einrichtungen sind " Probleme erwachsen, und zwar insbesondere dann, wenn das jeweilige zu bearbeitende Werkstück flexibel oder schlaff ist. Bei einem diese Eigenschaft aufweisenden Werkstück stellt die Kantenführung beispielsweise ein besonderes Problem dar. Die bisher bekannten Einrichtungen und Mittel zeigten jedoch nicht die Fähigkeit, ein flexibles oder schlaffes Werkstück so zu führen, daß der Arbeitsrand des jeweiligen Werkstücks, an dem das Kantenführungssystem entsprechend eingestellt wird, nicht verzogen oder verbogen _fc wird. Die Folge hiervon ist, daß die Kantenführung ungenau ist und daß das jeweils erzielte Werkstück infolge der Ungenauigkeit zu Ausschuß wird. Das Problem ist insbesondere bei Werkstücken gegeben, die eine unregelmäßige oder gekrümmte Form aufweisen, was beim Besäumen oder Nähen von Stoffen üblicherweise der Fall ist.

Bei den bisher bekannten Lösungen ist bereits anerkannt, daß Werkstücke aus Stoff oder dgl. von geringer Masse und sogar empfindlich sein können, vofoei aus einer ziemlich unregelmäßigen Kontur und Krümmung, auf die die Kantenführung zurückzuführen ist, sich die Notwendigkeit ergibt, zur Erzielung genauer Ergebnisse einen Führungsmechanismus fc zu verwenden, der sich durch geringes Trägheitsvermögen und durch ein hervorragendes Ansprechverhalten auszeichnet. Die bisher entwickelten Einrichtungen sind hierfür jedoch nicht vollständig geeignet. Bei verschiedenen früheren Lösungen ist z.B. eine Nockenform für eine relative Führung des Werkstücks und des Werkzeugs benutzt worden. Dadurch ist eine Vielzahl von austauschbaren, massiven und teuren

Nocken erforderlich, wenn die betreffende Maschine auch andere Operationen auszuführen imstande sein soll als eine einzige ebene Operation. Bei einer anderen Lösung ist versucht worden, in einer lcantengeführten automatischen

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Nähmaschine mit einem einseitig wirkenden Vorschubmitnehmer eine Fühleinrichtung zu benutzen, um eine Werkstückklemmeinrichtung um eine Nadelachse in geeigneter Weise zu drehen. Die betreffende Klemmeinrichtung wird dabei außerdem zur Bewegung längs Rechteckkoordinaten angesteuert, wobei sie mit dem jeweils festgeklemmten Werkstück drehbar ist. In anderen Fällen sind Photoabtasteinrichtungen zur Steuerung einer Relativbewegung eines Maschinenkopfes zu einem aus einem Stoff bestehenden Werkstück benutzt worden.

Soweit bekannt, hat sich keiner der bisher bekannten automatischen Werkstück-Führungsmechanismen kommerziell für programmierte Arbeitsvorgänge bei flexiblem blattförmigen Material bewährt, und zwar nicht nur auf Grund der Berücksichtigung von Wirtschaftlichkeitsfaktoren, sondern auch auf Grund der nicht zufriedenstellenden Leistung, die einem übermäßigen Trägheitsvermögen zugeschrieben werden mag.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde,, einen durch Daten gesteuerten Werkstück-Führungsmechanismus zu schaffen, mit dem sich eine hohe Produktivität erzielen läßt und der in einer Werkstück-Führungs- oder -Bewegungseinrichtung einsetzbar ist, die in einem nichtrechteckförmigen Koordinatennetzwerk zu arbeiten vermag. Dabei soll ein flexibles, flaches Material in seiner eigenen Ebene in Bezug auf ein Arbeitswerkzeug, wie z.B. eine Nähmaschinennadel, genau geführt und bewegt werden können. Ferner soll zur Verwendung mit einer Stiche ausführenden Einrichtung ein automatisches Führungssystem geschaffen werden, das eine bestimmte Verschiebung eines Werkstücks in Richtung seiner eigenen Ebene zwischen aufeinanderfolgenden Werkstückanlagen durch die Stiche ausführende Einrichtung vorzunehmen

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erlaubt. Die Werkstückbewegung soll dabei sinusförmig zwischen genau bekannten Punkten erfolgen, an denen Stiche ausgeführt werden, so daß die betreffenden Punkte in nahezu konstantem Abstand voneinander entfernt sind·

Gelöst vird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung.

Gemäß der Erfindung ist eine automatische Werkstück-Einstel!vorrichtung geschaffen, die die Forderung nach einem geschickten Nähen vermeidet, und zwar durch einen ein ge—

™ ringes Trägheitsvermögen besitzenden Werkstück-Führungsbzw. Bewegungsmechanismus· Dabei ist eine Klemmeinrichtung vorgesehen, die eine Gleitbewegung des jeweiligen Werkstücks in seiner eigenen Ebene in einer Richtung ermöglicht. Die betreffende Klemmeinrichtung und das Werkstück bewegen sich lediglich zwischen den Stichen gemeinsam, und zvar durch die Datensteuerinfonnation geleitet. Diese Datensteuer information kann z.B. von einem Lochstreifen her geliefert werden. Die zur Erzielung einer konstanten Stichlänge und die zur Anbringung genauer Stiche auszuführenden Vorschubschritte sind mit den Zusammenführungen der Nadel und des jeweiligen Werkstücks durch eine Impulse

h erzeugende Synchronisiereinrichtung synchronisiert, die bei einer mit konstanter Geschwindigkeit arbeitenden Nähbzw. Heftmaschine tausend Impulse pro Umdrehung der Kurbelwelle dieser Maschine abgibt, d.h. tausend Impulse pro Stich. Die intermittierende Werkstück-Klemmbewegung ist das Ergebnis von sogenannten kompensierten X- und Y-Koordinatenelementen, die durch entsprechende X- und Y-Schrittmotore ausgeführt werden. Die betreffenden Motore werden von dem betreffenden Lochstreifen gesteuert. Auf die Zählung jeder ausgewählten Gruppe von erzeugten Impulsen hin wird

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ein Impuls an den Schrittmotor ausgesendet, und auf die Zählung der nächsten ausgewählten Gruppe von Synchronisierimpulsen hin, wird, wie dies in einer Tabelle aufgeführt ist, ein weiterer Impuls an den Motor abgegeben, etc.· Die Steuerlogik umfaßt verschiedene derartige Tabellen mit unterschiedlichen Längen, die die Aussendung von unterschiedlichen Anzahlen von Impulsen an die Motore erfordern. Außerdem enthält die Steuerlogik das Band bzw. den Lochstreifen oder die Software, die anzeigt, welche Tabelle für den jeweiligen X- bzw. Y-Motor zu benutzen ist und die die für den jeweiligen Stich benötigten Impulse aufnimmt.

In der erläuterten Maschine kann zur Ausführung von peri-P-heren Operationen auf einem Gewebewerkstück die Werkstückklemmeinrichtung eine ausgewählte Kontur aufweisen, um an dem Gewebewerkstück innerhalb eines Bereichs von etwa 1/4 Zoll von einer Stich- bzw. Nahtlinie aus in Anlage zu gelangen, die in irgendeiner Richtung verlaufen kann. Die Anordnung ist dabei in wünschenswerter Weise so getroffen, daß die Steuerdaten einen oder mehrere der folgenden Faktoren bestimmen: Inbetriebsetzung und Stillsetzung des Nähens bzw. Heftens (was sich nur auf einen Teil einer peripheren Operation beziehen kann), anheben oder absenken der Werkstückklemmeinrichtung in Bezug auf das Werkstück, Bewegen der Klemmeinrichtung und des.Werkstücks zur Abgabe und Zurückziehung des Werkstücks relativ zu einer Arbeitszone, Obwohl die als Beispiel betrachtete Vorrichtung als eine elektronische Steuereinrichtungen ent-, haltende Vorrichtung erläutert wird, können, darauf sei hier hingewiesen, unter verschiedenen Gesichtspunkten mechanische Elemente und/oder Fluid-Elemente zumindest teilweise eingesetzt werden, sofern dies erwünscht sein sollte.

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An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Fig. 1 zeigt in einer Perspektivansicht schematisch eine automatische Werkstück-Führungsvorrichtung in Anwendung bei einer Nähmaschine,

Fig. 2 zeigt schematisch ein Führungssteuersystem mit in Fig. 1 dargestellten Schrittmotoren und mit einer Steuereinrichtung für diese Schrittmotore.

Fig. 3 veranschaulicht in einem Diagramm die Beziehung zwischen einer Stichlänge und einem typischen Verlauf

k der Werkstückgeschwindigkeit von Null auf einen vollen Wert bzw. die Beschleunigung und Abbremsung während der Ausführung eines Stiches.

Fig. 4 veranschaulicht in einem Diagramm, wie theoretisch eine Stichlänge hergeleitet wird.

Fig. 5 zeigt in einer Vorderansicht die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung, wobei ein Werkstück-Klemmechanismus unter Last steht und zur Ausführung eines Arbeitsvorgangs z.B. an einem Hemdkragen geführt wird. Fig. 6 zeigt in einer detaillierten Teilansicht einen Druckfuß, der die Werkstückführung in jeder Richtung zu unterstützen imstande ist.
Fig. 7 zeigt in einer teilweisen Vorderansicht und zum Teil im Schnitt die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung in größerem Maßstab, wobei die Nähmaschine weggelassen und die Beziehung der Werkstück-Einstellmotore zu Koordinatenarmen veranschaulicht sind.

Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 7 eingetragenen Linie VIII-VIII, wobei die Schwenkbeziehung/' der Koordinatenarme und eines Teiles der Werkstück-Klemmbefestigung veranschaulicht sind. Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 7 eingetragenen Linie IX-IX, wobei eine Motorverbindungseinrichtung mit einer Klemmeinrichtungs-Bewegungszahnstange veranschaulicht ist.

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Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht längs der in Fig. 8 eingetragenen Linie X-X, wobei die Werkstück-Klemmeinrichtung und ihre Befestigung veranschaulicht sind. Fig. 11 zeigt eine Draufsicht der Werkstück—Klemmeinrichtung und einer für diese Klemmeinrichtung vorgesehenen Aufnahmeeinrichtung.

Fig. 12 zeigt eine detaillierte Schnittansicht längs der in Fig. 11 eingetragenen Linie XII-XII. Fig. 13 und 14 entsprechen veitgehend der Fig. 8, vobei " jedoch eine andere Werkstück-Klemmanordnung in ihrer unwirksamen bzv. virksamen Stellung gezeigt ist.

Die Erfindung wird nachstehend im Hinblick auf ihre Anwendung bei einer stationären Nähmaschine beschrieben, die generell mit 12 bezeichnet ist (Fig. 1,2 und 5) und die imstande ist, ein Stück Stoff 14 zu bearbeiten. Es dürfte jedoch einzusehen sein, daß die Erfindung weder auf Nähoperationen beschränkt ist noch auf die Führung irgendeines bestimmten blattförmigen bzw. flachen Materials.

Die Maschine 12 weist Einrichtungen auf, die Stiche auszuführen imstande sind. Zu diesen Einrichtungen gehört zumindest eine vertikal hin- und herbewegbare Nadel 16, die mit geeigneter Geschwindigkeit von der normalen Hauptkurbelwelle (nicht gezeigt) her angetrieben wird, welche über ein Riemenscheiben-Handrad 10 von einer Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) her angetrieben wird. Für die vorliegenden Zwecke kann angenommen werden, daß die Kurbelwellengeschwindigkeit konstant ist.

Die Maschine ist auf einem die Werkstücke jeweils tragenden Tisch 20 befestigt; sie ist nicht mit geradlinigen Zuführeinrichtungen herkömmlicher Art versehen, wie mit einem Kreis-Vorschubmitnehmer, sondern sie ist

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vielmehr imstande, in irgendeiner Richtung auf blattförmigem bzw» flachem Material zu arbeiten, wie auf einem Stoffkragen 14, der nahezu in seiner eigenen Ebene durch einen numerisch gesteuerten Mechanismus automatisch geführt vird. Dieser Mechanismus wird nachstehend noch näher beschrieben werden.

Bevor Einzelheiten der Werkstück-Führungsanordnung beschrieben werden, wie sie in Fig. 5 bis 12 angegeben ist, sei unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 zunächst die Arbeitsweise kurz erläutert. Dabei sei der Einfachheit halber an-

" genommen, daß eine geradlinige Koordinatenanordnung benutzt wird, was nicht genau genommen der Fall ist. Das Werkstück 14 wird durch Antriebseinrichtungen automatisch um eine konstante Stichlänge Z zwischen aufeinanderfolgenden Hüben der das Werkstück jeweils durchdringenden Nadel 16 weiter bewegt. Die veränderbaren X- und Y-Komponenten des jeweiligen Stiches sind vorbestimmt. Zu diesem Zweck ist eine Impulse erzeugende synchronisiereinrichtung 22 (Fig. 2) mit der Kurbelwelle gekoppelt, vie durch einen Zeitsteuerriemen 24, der um eine Riemenscheibe 18 geführt ist. Die Synchronisiereinrichtung 22 vermag dabei tausend Impulse je Umdrehung der Kurbelwelle zu liefern. Dies bedeutet, daß bei

t jeder Stichlänge Z die Synchronisiereinrichtung 22 tausend gleichförmige Impulse oder 33tausend Impulse pro Sekunde bei einer Drehzahl von 2000 Umdrehungen pro Minute bei der Näh- bzw. Heftvorrichtung liefert. Ein in Fig. 2 lediglich schematisch dargestellter Digitalrechner 26, der durch einen Software-Träger 28 programmiert ist, welcher ebenfalls in Fig. 2 schematisch angedeutet ist' und z.B. durch einen Lochstreifen (nicht gezeigt) gebildet sein kann, bewirkt eine Modulation der Impulsfrequenz der von der Synchronisiereinrichtung 22 abgegebenen Impulse, und zwar zum Zwecke der steuerung der Werkstück-Beschleunigung und

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Werkstuck-Verlangsamung zwischen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, zu denen die Nadel mit dem Werkstück in Berührung gelangt, bzw. während der Verweilzeiten, die durch¹ die schrittweise Impulssteuerung eines reversiblen X—Motors 30 (Fig. 1, 2, 5 und 7) und eines reversiblen Y-Motors 32 (Fig. 1, 2, 5 und 6) festgelegt sind.

Bezüglich der Fig. 2 sei ferner angenommen, daß ein Stich der Länge Z, wie er in Fig. 3 und 4 angedeutet ist, tausend Synchronisierimpulsen entspricht. Der Rechner 26 sei so programmiert, daß jeweils ausgewählte Anteile der jeweiligen tausend Impulse _. verschiedenen Zufuhr- bzw. Vorschubphasen zugeteilt werden, und zwar in der nachstehenden Reihenfolge: Verweilen, Beschleunigen, Lauf mit einer Geschwindigkeit, Abbremsen und Verweilen. Demgemäß kann die Steuerlogik z.B. die ersten und letzten 200 Synchronisierimpulse bei einer Stichlänge Z zählen, wie dies in Fig.2 veranschaulicht ist. Dadurch stehen der Nadel 16 zwei fünftel oder 40% Verweilzeit in einem Zyklus zur Verfügung. Zwischen Berührungen des Werkstücks durch die Nadel erfolgt eine Zählung oder Zuordnung von 600 Impulsen (60%) für die Werkstückbeschleunigung, für eine Werkstückbewegung mit voller Geschwindigkeit und für die Abbremsung. Dies erfolgt zu dem Zweck, daß eine Vielseitigkeit und eine optimale Leistung erzielt werden können, und daß minimale Auslenkkräfte in dem zu erläuternden System erzeugt werden, wie schematisch dargestellt, kann der Rechner z.B. die mittleren 600 Impulse im Hinblick auf die Y-Bewegung in eine Gruppe A von neun Impulsen zur Beschleunigung, in eine weitere Gruppe B von 13 Impulsen für den Laufbetrieb und in eine nachfolgende Gruppe C von neun Impulsen für die Verlangsamung herunterteilen, d.h. erzeugen. Der Treiberschaltung 31 für den Y-Motor 32 werden die Beschleunigungs-Impulse der Gruppe A zugeführt, nachdem die anfänglichen 200 Verweilzeit-Impulse (o in Fig. 3) gezählt worden sind. Sodann werden

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der betreffenden Treiberschaltung die Lauf-Impulse (B in Fig. 3) zugeführt, nachdem neun Rechner-Impulse gezählt worden sind» Sodann werden die Beschleunigungs-Impulse (C in Fig. 3) nach 18 weiteren Rechner—Impulsen abgegeben, etc.. In entsprechender Weise wirkt der Rechner auf die programmierte Band—bzw« Lochstreifeninformation hin, in_dem er eine Auswahl aus einer Zahlentabelle vornimmt, die der zuvor erwähnten Tabelle O, 9, 18, 9, O entspricht, und Impulse an die Treiberschaltung 29 für den Motor 30 aussendet. Im Zuge der Weiterführung des Werkstücks von einer Stichstelle S (Fig. 1, 2 und 4) um eine Schrittlänge Z zu irgendeiner Stelle C hin, werden, wie dies Fig. 4 veranschaulicht, die Motore 30, 32 veranlaßt, gleichzeitig und proportioniert, d.h. während des Z-Schrittes, ihre entsprechenden Bewegungskomponenten auszuführen. Die betreffenden Komponenten ändern sich je nach Bedarf, um den Punkt C in einem Abstand Z von dem Punkt S unterzubringen. Die Geschwindigkeit des Werkstücks, d.h. die Stichgeschwindigkeit und die Stichrichtung, ist somit genau zwischen aufeinanderfolgenden Nadeleinstichen bestimmt.

In vorteilhafter Weise ist ein Druckfuß 36 (Fig. 6, 14) * einstellbar in Höhe des Tisches 20 angebracht. Der betreffende Druckfuß 36 enthält eine Öffnung 38, welche die Nadel 16 koaxial umgibt. Der Druckfuß wirkt als Niederhalter, und zwar unabhängig von der Zuführrichtung des jeweiligen Werkstücks. Der Druckfuß ist dabei als Gabel ausgebildet und so angeordnet, daß er einer Werkstückklemmeinrichtung ermöglicht, sich dicht der Nadel 16 von jeder Seite her zu nähern. Wie in Fig. 14 angedeutet, ist der Druckfuß 36 vorzugsweise ein wenig oberhalb des Tisches 20 vorgesehene

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Im folgenden sei im wesentlichen unter Bezugnahme auf die Pig. 5 bis 12 der automatische Führungsmechanismus näher betrachtet, der in der Höhe auf Steuerdaten anspricht, die in der gerade beschriebenen Weise übertragen werden. Eine ein Werkstück bewegende Einrichtung enthält zwei zusammenwirkende, ein nichtrechteckförmiges Koordinatenfeld definierende Arme, nämlich einen X-Arm 40, an dem der X-Motor 30 befestigt ist, und einen Y-Arm 42, an dem der Y-Kotor 32 befestigt ist. Der X-Arm 40 ist an dem Tisch 20 mittels eines Zapfens 44 schwenkbar befestigt (Fig. 1, 5), und der Y-Arm 42 ist an dem Tisch mittels eine Zapfens 46 schwenkbar befestigt. Ein Abtriebszahnrad 48 (Fig. 7) des Y-Motors 32 vermag den X-Arm 40 um den Zapfen 44 in irgendeine Richtung wirksam zu schwenken, und zwar über nachstehend noch näher zu beschreibende Verbxndungsglieder. Ein Abtriebszahnrad 50 (Fig. 7 und 9) des X-Motors 30 vermag einen Werkstückträger, der vorzugsweise in Form einer Klemmeinrichtung 52 (oder in Form einer Klemmeinrichtung 52 und einer damit zusammenwirkenden Platte 106 geringer Reibung, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird) vorliegt, zu bewegen, und zwar längs des Y-Arms bzw. parallel'zu diesem Arm, wobei die Klemmeinrichtung radial in Bezug auf die Achse des Schwenkungszapfens 44 des X~*irms bewegt wird.

Zur Schwenkung des X-Arms 40 kämmt das Zahnrad 48 des Y-Motors 32 in einer Zahnstange 54 (Fig. 7, 10 und 11) die in Längsrichtung verschiebbar auf voneinander beabstandeten Rollen 56 (Fig. 7) und 58 (Fig. 8, 10 und 11) in Führungsbahnen aufgenommen ist, die in dem Y-Arm 42 gebildet sind. Ein vorderes Ende der betreffenden Zahnstange ist mittels eines L-förmigen Lagerbügels 60 und eines teleskopartig verschiebbaren Drehzapfens 62 an dem freien Endteil des X-Arms 40 befestigt. Der Zapfen 62 verläuft

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vertikal in einem Lagerteil 64, das mit dem X-Arm 40 zusammenhängt, und er ist mit dem Bügel 60 mittels eines Sperrstifts 66 (Fig. 8 und 10) verbunden.

Zur Steuerung der Radialbewegung des Werkstückträgers oder der Klemmeinrichtung 52 in Bezug auf den Schwenkungszapfen 44 des X-Arms kämmt das Zahnrad 50 des X-Motors in einer Zahnstange 70 (Fig. 7 und 9), die in Längsführungsbahnen 72, 74 gleitbar aufgenommen ist, welche an dem X-Arm 40 befestigt sind. An einem Ende dsr zahnstange 70 ist zur Ausführung einer Horizontalbewegung mit dieser Zahn-

" stange ein Werkstück-Klemmträger 76 (Fig. 8 und 11) befestigt. Außerdem sind noch Verbindungen vorgesehen, auf die im folgenden noch näher eingegangen werden wird. Der Träger 76 ist in Längsrichtung von zwei voneinander beabstandeten Rollen 78 geführt, die in dem betreffenden Träger gelagert sind und die drehbar mit den Innenwänden einer Führungsbahn 80 in Anlage bringbar sind, welche mit der Unterseite des X-Arms 40 verbunden ist. Der Träger ist an einem oberen U-förmigen Stützteil 82 befestigt, das parallel zu dem X-Arm verläuft. Paare von parallelen Blattfedern 84, 84 und 86, 86 (Fig. 10) sind mit ihren oberen Enden an dem Stützteil 82 angenietet, und ihre unteren

| Enden sind an einem U-förmigen Eingriffteil 88 angenietet. Dieses Teil 88 hängt somit federnd über dem Tisch 20 zwischen Höhengrenzen, die durch den unteren oder gespreizten Schenkel des Stützteils 82 festgelegt sind. Die Werkstückklemmeinrichtung 52 ist an dem Teil 88 mit Hilfe von versetzten Stellschrauben 90, 90 (Fig. 8, 11 und 14) lösbar befestigt. Diese Stellschrauben sind in Löcher 92, 92 eingeschraubt, die in Fig. 10 gezeigt sind. Die Klemmeinrichtung 52 weist normalerweise eine Unterkontur auf, die etwa der Form eines durch die Klemmeinrichtung zu führenden Artikels entspricht. Außerdem ist die Klemmeinrichtung von geringem

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Gewicht, wie angegeben, weist die Klemmeinrichtung 52 ein Ausschnitt-Reibkissen 94 (Fig. 8) auf, welches vorzugsweise eine solche Form besitzt und aus einem solchen Material besteht, daß es randmäßig unter Reibung an der Oberseite des Werkstücks 14 anliegt. Das betreffende Kissen ist an der Unterseite der Klemmeinrichtung 52 befestigt, wie durch Anklebung.

¥ie dargestellt (siehe Fig. 11^ ist in der Führungsbahn eine mittlere Rolle 96 vorgesehen, die als Aufnahme für irgendein Vorwärts-Rückwärts-Spiel des Werkstück-Klemmträgers 76 in Bezug auf den X-Arm 40 dient. Zu diesem Zweck ist die Rolle 96 in einem Ende eines Hebels 98 gelagert, der mittels eines Zapfens 100 (Fig. 7 und 11) an dem Träger angelenkt ist. Zwischen dem Zapfen 100 und der Rolle 96 ist ein Gummipuffer 102 vorgesehen, der in Quer-Scherrichtung ein wenig nachgebbar ist, wie dies aus Fig. 12 hervorgeht, und der durch Verbindung des Hebels 98 mit dem Träger die Rolle 96 in ihrer Führungsbahn wirksam vorspannt. Für die Ausführung dieser Funktion kann im Bedarfsfall auch eine andere Anordnung selbstverständlich benutzt werden.

Die Werkstückklemmeinrichtung 52 und ihr Kissen 94 sind von der wirksamen FührungsbeZiehung zu dem Werkstück 14 auf dem Tisch 20 automatisch in der Höhe bewegbar, wie durch einen Hubmagneten (nicht gezeigt)_? der von dem gelochten Programmband bzw. Programmstreifen 28 gesteuert wird. Der betreffende Hubmagnet wirkt auf einen Bowdenzug 104 (Fig. 8, 10, 13 und 14), um das Teil 88 und damit das Kissen 94 anzuheben. Dies erfolgt dadurch, daß die Federn 84, 84 und 86, 86 in dem durch das Stützteil 82 zugelassenen Ausmaß ausgelenkt werden. Die Absenkung der Klemmeinrichtung und des Kissens in ihre das Werkstück berührenne Ld'je.- bzw. Beziehung erfolgt unter dem Einfluß

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BAD ORIOINAL

Erdschwerkraft zuzüglich der Kraft der Federn 84, 86.

Zur Führung bestimmter Werkstücke W kann es wünschenswert sein, eine untere, dünne Werkstückklemmeinrichtung (Fig. 13, 14) mit einer eine geringe Reibung besitzenden Unterseite zu verwenden. Diese Klemmeinrichtung ist imstande, an dem Tisch 20 während des Betriebs und während des Fest— haltens des Werkstücks, das an der Unterseite der Klemmeinrichtung 52 oder an dessen Kissen 94 flach festgeklemmt ist, gleitbar anzuliegen. Die betreffende Klemmeinrichtung 106 ist auf Parallel-Blattfedern 108 abgestützt (von denen eine gezeigt ist), die an dem Teil 88 befestigt sind. Wenn die Werkstückklemmeinrichtung 52 angehoben wird, wie dies in Fig. 13 veranschaulicht ist, kann das Werkstück W in geeigneter Weise zwischen die Klemmeinrichtungen 106 und eingeführt werden. In wünschenswerter weise kann die Kontur der eine geringe Reibung aufweisenden Klemmeinrichtung 106 zum Teil den Bereichen des Umfangs der Werkstückklemmein— richtung 52 entsprechen, die der Nadel 16 benachbart sind.

Aus vorstehendem dürfte ersichtlich sein, daß die Führungsanordnung in der Form relativ einfach ist und eine geringe Masse besitzt. Die Schrittmotore 30, 32, auf deren Art die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, können in vorteilhafter Weise zum Beispiel Motore des elektromagnetischen Oberwellen-Treibertyps sein, wie er in der US-PS 3 331 974 angegeben ist. Diese Motoren zeigen sowohl die Fähigkeit, bei hohen Impulsfrequenzen genau zu arbeiten, als auch eine Stellung zwischen schritten zu halten, d.h. in diesem Fall zu den Verweilzeiten, zu denen die Nadel 16 den Stoff 14 durchsticht. Eine genaue Richtungssteuerung der Klemmeinrichtung 52 oder einer Uerkstücicstützeinrichtung irgendeines anderen bevorzugten Aufhaus mit Hilfe van an die Motore 10, 32 in der oben beschriebenen ^r./ei-e

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BAD ORIGINAL

abgegebenenEingangsimpulsdigewährleistet, daß das Werkstück genau in einer vorbestimmten Richtung geführt wird, und zwar in besonders vorteilhafter Weise in den zwischen den Verweilzeiten zur Verfügung stehenden Intervallen. Die betreffenden Verweilzeiten sind dabei für die Stichbildung bzw. Stichausführung erforderlich. Die betreffenden Vorgänge erfolgen dabei mit optimaler Beschleunigung, Laufgeschwindigkeit und Verlangsamung für ein bestimmtes Werkstück. Wenn eine intermittierende Führung nicht benötigt wird, was z.B. dann der Fall ist, wenn eine kontinuierliche Klebnaht bzw. ein kontinuierlicher Klebsaum ausgeführt werden, dann würden durch geeignete Führungs-Impulssteuerung die Motore 30, 32 eine kontinuierliche Führung der Klemmeinrichtung 52 und eines Werkstücks ermöglichen.

Während die hier beschriebene Vorrichtung für die Führung eines Werkstücks geeignet ist, bei dem in zwei Bewegungsgraden eine Freiheit existiert, dürfte einzusehen sein, daß die Erfindung mit ihren verschiedenen Merkmalen auch bei Systemen anwendbar ist, bei denen die Bewegungsfreiheit des Werkstücks auf einen Bewegungsgrad beschränkt ist oder bei denen das jeweilige Werkstück drei Bewegungsfreiheitsgrade besitzt. Darüber hinaus bringt die Anwendung von zwei der oben beschriebenen Art jeweils entsprechenden Führungseinheiten, die zum Betrieb von gemeinsamen elektronischen Steuerungen her nebeneinander angeordnet werden und die von einer gemeinsamen Stelle aus beschickt werden, eine hohe Produktionsgeschwindigkeit und eine Effektivität bei geringen Kosten pro Einheit mit sich.

Beim Betrieb der Vorrichtung kann ein Werkstück 14, wie z.B. ein Stoffteil mit einer Kragenform, zunächst manuell oder sonstwie auf den Tisch 20 oder auf die untere Klemmeinrichtung 106, sofern diese benutzt ist, gelegt werden.

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Das Vorhandensein des in diese Lage gebrachten Werkstücks kann einen Fühler (nicht gezeigt) auslösen, und zwar für die Ausführung einer Reihe von Operationen, einschließlich der nachstehend als Beispiel aufgeführten Operationen: Absenken der Werkstückkleramexnrichtung 52 auf das Werkstück 14 oder W, das auf den Tisch oder auf die Klemmeinrichtung gelegt worden ist; Inbetriebsetzung der Maschine 12; Führen des Werkstücks auf dem Tisch oder auf der Klemmeinrichtung 106 relativ zu der Nadel 16, unter Ausführung der gewünschten Richtungsschritte und Geschwindigkeitsänderungen entsprechend den bestimmten numerischen Steuerdaten; und Stillsetzen der Maschine 12 an irgendeiner gewünschten Stelle, bei der die Nadel hochgezogen ist, um das Werkstück für die Entnahme freizugeben. Es dürfte einzusehen sein, daß das Werkstück ggfs. auf periphere oder sonstige Operationen hin in einer Richtung fortbewegt werden kann, wie z.B. von der Stelle C1 als einer festen Ausgangsstelle an dem jeweiligen Kragen 14 (Fig. 5) zu der Stelle C3. Bei anderen Kragen kann die Werkstückbahn demgegenüber von C3 umgekehrt zu G1 hin verlaufen. Dies hängt von den Steuerdaten ab. Die Programmführung für abwechselnde Operationen im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn bringt es mit sich, daß z.B. die sogenannte "Totzeit" vermieden ist. Dadurch kann die Nähmaschine 12 während nahezu 100% der Zeitspanne in einem automatischen System in Betrieb gehalten werden. Sofern es als wünschenswert erachtet wird, die Stichlänge von konstanten schritten ausgehend zu ändern, wie z.B. bei Auftreten einer scharfen Krümmung, kann dies ebenfalls vorgenommen werden. Die Vielseitigkeit der betreffenden Vorrichtung und ihre relativ unkomplizierten elektronischen Steuerungen zur Sicherstellung exakter Positionen gewährleisten auf vielen verschiedenen Gebieten Produktionssteigerungen.

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Im Vorstehenden ist das System als System beschrieben worden, das bei einer nichtgeradlinigen Koordinatenanordnung anwendbar ist. Bezüglich der gekrümmten Bewegung des X-Arms 40 hat sich gezeigt, daß dadurch keine bedeutende Fehleränderung gegenüber einem tatsächlichen X-Y-System eingeführt wird; vielmehr bringt die betreffende Bewegung des X-Arms ein geringes Trägheitsvermögen mit sich, und schließlich wird sie in der Steuerlogik kompensiert«

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Claims

Patentansprüche

Π ·. Vorrichtung zur automatischen Führung von flachem, blattförmigem Material in dessen eigener Ebene in Bezug auf die Arbeitsbahn eines hin- und herbewegbaren Werkzeugs einer Maschine, wie z„B. einer Nadel einer Nähmaschine, mit einem Arbeitstragtisch, mit Motoreinrichtungen zur schrittweisen Bewegung des Materials in X- bzw. Y-Achsenrichtung auf dem betreffenden Tisch, und mit Einrichtungen zur gleichmäßigen Erzeugung einer Vielzahl von Zeitsteuerimpulsen in jedem Zyklus des . Werkzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß ein datenge- * steuerter Rechner (26) die Zeitsteuerimpulse zwischen den Zeitpunkten der Anlage des Werkzeugs an dem genannten Material derart moduliert, daß gleichzeitig und proportioniert Schrittimpulse/aie Ausführung von X- und Y-Schritten an die Motoreinrichtungen für eine bestimmte Steuerung der intermittierenden Geschwindigkeit des Materials abgegeben werden*
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der datengesteuerte Rechner (26) die Zeitsteuerimpulse zur Regulierung der Beschleunigung des blattförmigen Materials entsprechend einem ausgewählten Programm (28) zu ändern erlaubt·
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der datengesteuerte Rechner (26) direkt die Bewegungsschritte längs einer Achse und gleichzeitig Teile des Schritts längs der zweiten Achse in Bezug auf die Schrittbewegung längs der ersten Achse festlegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoreinrichtungen ein ein Werkstück tragendes Teil (52) enthalten, daß eine Impulse erzeugende

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Synchronisiereinrichtung (22) mit einer Kurbelwelle der Maschine wirksam verbunden ist, und zwar für eine Zuordnung einer gleichmäßigen Anzahl von Zeitsteuerimpulsen zu dem jeweiligen Intervall des Nichtanliegens des Werkzeugs an dem genannten Material, daß die von dem Rechner (26) erzeugten Schrittimpulse ein Paar von X- und Y-Schrittmotoren (30,32) und ein Paar von Koordinatenarmen (40,42) steuern, die auf dem Arbeitstragtisch für die Aufnahme des X - bzw. Y-Motors schwenkbar angebracht sind, daß der eine Motor (32) über eine Zahnstange (54) und ein Zahnrad (48) einen der Arme (40) zu schwenken erlaubt und daß der andere Motor (30) mit einer Zahnstange (70) und einem Zahnrad (80) eine radikale Verschiebung des Werkstück-Bewegungsteils und des genann^ ten Materials relativ zu der Schwenkungsachse (44) des Schwenkungsarms bewirkt.

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