DE781357T1 - Nähmaschine mit elektronischer antriebssynchronisation - Google Patents

Nähmaschine mit elektronischer antriebssynchronisation

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DE781357T1
DE781357T1 DE0781357T DE95934480T DE781357T1 DE 781357 T1 DE781357 T1 DE 781357T1 DE 0781357 T DE0781357 T DE 0781357T DE 95934480 T DE95934480 T DE 95934480T DE 781357 T1 DE781357 T1 DE 781357T1
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needle
sewing
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monitoring
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DE0781357T
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Moshe Shloush
E Stapel
A Tice
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Tice Engineering and Sales Inc
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Claims (37)

/EPO /&ogr; &idigr; 3d / &Tgr;1 Patentansprüche
1. Nähmaschine zum Nähen eines Fadens durch einen Werkstoff, mit:
- einer Reihe von Bauteilen für den Nähvorgang, wobei jedes Bauteil in einer Nähbewegung zum Vernähen des Fadens in dem Werkstoff durch eine Reihe von Stellungen hindurch bewegbar ist;
- mehreren Servomotoren, die zum Antreiben der Bauteile in der Nähbewegung mit den Bauteilen verbunden sind;
- Überwachungseinrichtungen zur weitgehend kontinuierlichen Erzeugung von den Positionen der Bauteile für den Nähvorgang entsprechenden Überwachungssignalen;
- einer Einrichtung zur Datenerfassung und Steuerung, die mit den Servomotoren verbunden ist und die die Überwachungssignale zur elektronischen Kopplung der Bewegungen der genannten Bauteile empfängt, so daß sich die Bauteile gemeinsam bewegen, wobei die Einrichtung zur Datenerfassung und Steuerung wenigstens eine Bewegungssteuerung mit mehreren Steuerachsen zur Erfassung von Überwachungssignalen von mehreren Überwachungseinrichtungen und zur Reaktion auf die mehreren Überwachungssignale besitzt, um Bewegungssteuerbefehle für jeden Servomotor zu erzeugen; und - einer mit der Einrichtung zur Datenerfassung und Steuerung verbundenen Benutzerschnittstelle zur Eingabe von Befehlen zur Steuerung der Funktion der Maschine.
2. Nähmaschine nach Anspruch 1,
wobei die Überwachungseinrichtungen mehrere an den Servomotoren angebrachte Codierer aufweisen.
3. Nähmaschine nach Anspruch 1,
wobei die Vielzahl der Bauteile für den Nähvorgang wenigstens eine Nadel und eine Spule umfaßt.
DE/EPO 751 357 Tl
4. Maschine nach Anspruch 3,
wobei die Überwachungssignale der Nadel im wesentlichen ständig der Nadelposition während der Bewegung der Nadel zur Spule hin entsprechen.
5
5. Nähmaschine nach Anspruch 1,
wobei die Einrichtung zur Datenerfassung und Steuerung des weiteren aufweist:
- mehrere Servoantriebe, die mit den Servomotoren und der Steuerung verbunden sind zum Empfangen von Bewegungssteuerbefehlen von der Steuerung und zur Stromversorgung der Servomotoren in Abhängigkeit von den Bewegungssteuerbefehlen.
6. Nähmaschine nach Anspruch 1,
wobei die Steuerung eines der Bauteile als Führungsbauteil (Master) und wenigstens eines der anderen Bauteile als Folgebauteil (Slave) festlegt und Bewegungssteuerbefehle für das Folgebauteil in Abhängigkeit von Überwachungssignalen ausgibt, die der Position des Führungsbauteiles entsprechen.
7. Nähmaschine nach Anspruch 6,
wobei die Steuerung des weiteren eine Einrichtung zur Änderung der Festlegung des Führungsbauteiles zu einem Folgebauteil und zur Änderung eines der Folgebauteile zu einem Führungsbauteil besitzt, wenn das eine Folgebauteil dem Führungsbauteil um einen Schwellenabstand nacheilt.
8. Nähmaschine nach Anspruch 1,
wobei die Einrichtung zur Datenerfassung und Steuerung des weiteren eine Abschalteinrichtung zur Bestimmung der Drehstellungsdifferenz zwischen der Nadel und der Spule und zum Abschalten aller Servomotoren besitzt, wenn die Drehstellungsdifferenz zwischen der Nadel und der Spule Schwellenwerte überschreitet.
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9. Nähmaschine nach Anspruch 1, umfassend des weiteren:
- ein Handrad;
- eine Handrad-Überwachungseinrichtung, die auf eine Bewegung
des Handrades reagiert, um Handrad-Überwachungssignale entsprechend der Stellung des Handrades zu erzeugen; wobei
- die Steuerung auf die Handrad-Überwachungssignale reagiert mit der Ausgabe von Bewegungssteuerbefehlen an die Servomotoren, wodurch sich die Bauteile für den Nähvorgang in Stellungen entsprechend der Stellungen des Handrades bewegen, wodurch die Bauteile für den Nähvorgang mit dem Handrad elektronisch gekoppelt sind.
10. Nähmaschine nach Anspruch 1, wobei die Bauteile für den Nähvorgang eine Nadel und eine Spule umfassen und wobei die Steuerung die Nadel als ein Führungsbauteil und die Spule als ein Folgebauteil festlegt und Bewegungssteuerbefehle für das Folgebauteil ausgibt, die von Überwachungssignalen abhängen, welche der Stellung des Führungsbauteiles entsprechen.
11. Nähmaschine mit:
- einer Nadel;
- einer Nadelantriebseinheit zum Bewegen der Nadel in einer Nähbewegung ;
- einer Spule;
- einer Spulenantriebseinheit zum Bewegen der Spule in einer Nähbewegung;
- einem ersten zum Antrieb der Nadelantriebseinheit angeschlossenen Servomotor;
- einem zweiten zum Antrieb der Spulenantriebseinheit angeschlossenen Servomotor;
- einer Nadel-Überwachungseinrichtung zur Erzeugung eines der Nadelstellung im wesentlichen ständig entsprechenden Nadel-Überwachungssignales;
- einer Spulen-Überwachungseinrichtung zur Erzeugung eines der Spulenstellung im wesentlichen ständig entsprechenden Spulen-Überwachungssignales;
- wobei die Nadel, die Nadelantriebseinheit, die Spule, die
Spulenantriebseinheit, der erste Servomotor, der zweite Servomotor, die Nadel-Überwachungseinrichtung und die Spulen-Überwachungseinrichtung einen ersten Nähkopf bilden;
- einer Einrichtung zur Datenerfassung und Steuerung mit einer
-A-
0C
Bewegungssteuerung mit mehreren Steuerachsen zum Empfangen von und Reagieren auf die Nadel- und Spulen-Überwachungssignale zur elektronischen Kopplung der Spule und der Nadel, so daß sich die Nadel und die Spule zur Erzeugung eines Stiches ausreichend gleichschrittförmig bewegen; und
- einer Eingabeeinrichtung, die mit der Einrichtung zur Datenerfassung und Steuerung zur Eingabe von Befehlen zur Steuerung der Funktion der Nähmaschine verbunden ist.
12. Nähmaschine nach Anspruch 11, wobei die Nadel-Überwachungseinrichtung einen an dem Servomotor für die Nadel angeordneten Codierer aufweist und der Codierer ein der Nadelstellung im wesentlichen ständig entsprechendes Nadel-Überwachungssignal erzeugt.
13. Nähmaschine nach Anspruch 11, wobei die Spulen-Überwachungseinrichtung weiterhin einen an dem Servomotor für die Spule angeordneten Codierer aufweist und der Codierer ein der Spulenstellung im wesentlichen ständig entsprechendes Spulen-Überwachungssignal erzeugt.
14. Nähmaschine nach Anspruch 11, des weiteren mit:
- einer Bewegungseinrichtung für die X-Achse zur Bewegung des Gewebes entlang der X-Achse während eines Nähintervalles; - einer Bewegungseinrichtung für die Y-Achse zur Bewegung des Gewebes entlang der Y-Achse während eines Nähintervalles;
- wobei das Nähintervall anfängt, wenn die Nadel auf ein erstes Niveau oberhalb des Gewebes steigt und endet, wenn sich die Nadel auf ein zweites Niveau oberhalb des Gewebes absenkt; - und wobei die Einrichtung zur Datenerfassung und Steuerung für die Bewegungseinrichtung für die X-Achse und die Y-Achse damit anfängt, das Gewebe zu bewegen, wenn die Nadel auf das erste Niveau oberhalb des Gewebes steigt und damit aufhört, das Gewebe zu bewegen, wenn sich die Nadel auf zweite Niveau oberhalb des Gewebes absenkt.
15. Nähmaschine nach Anspruch 14, wobei die Bewegungseinrichtung für die X-Achse einen an einem Bewegungstisch angeordneten
dritten Servomotor aufweist und der Servomotor für die X-Achse den Bewegungstisch während der Zeitdauer der Bewegung entlang der X-Achse bewegt.
16. Nähmaschine nach Anspruch 14, wobei die Bewegungseinrichtung für die Y-Achse einen an einem Bewegungstisch angeordneten vierten Servomotor aufweist und der vierte Servomotor den Bewegungstisch entlang der Y-Achse bewegt.
17. Nähmaschine nach Anspruch 11, wobei der zweite Servomotor bei jeder Umdrehung des ersten Servomotors zwei Umdrehungen ausführt.
18. Nähmaschine nach Anspruch 11, des weiteren mit:
- einem angeschlossenen Computer zur Ausgabe von Befehlen an die Steuerung;
- einem ersten Drehmoment-Servoantrieb, der mit der Steuerung und dem Servomotor für die Nadel verbunden ist zum Empfangen von Bewegungssteuerbefehlen für die Nadel von der Steuerung und zum Wandeln der Nadel-Bewegungssteuerbefehle in Leistungsanweisungen für den Nadel-Servomotor; und
- einem zweiten Drehmoment-Servoantrieb, der mit der Steuerung und dem Servomotor für die Spule verbunden ist zum Empfangen von Bewegungssteuerbefehlen für die Spule von der Steuerung und zum Wandeln der Spulen-Bewegungssteuerbefehle in Leistungsanweisungen für den Spulen-Servomotor;
- wobei die Steuerung die Nadel als ein Führungsbauteil und die Spule als ein Folgebauteil festlegt und Bewegungssteuerbefehle für die Spule in Abhängigkeit von den Nadel-Überwachungs-Signalen ausgibt.
19. Nähmaschine nach Anspruch 18, wobei die Steuerung des weiteren eine Einrichtung zur Änderung der Festlegung des Führungsbauteiles zu einem Folgebauteil und zur Änderung eines der Folgebauteile zu einem Führungsbauteil besitzt, wenn das Folgebauteil dem Führungsbauteil um einen Schwellenabstand nacheilt.
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■ ·
20. Nähmaschine nach Anspruch 11, wobei die Eingabeeinrichtung des weiteren eine Einrichtung zur Programmierung von Stichmustern direkt in die Maschine und zur elektronischen Speicherung der Stichmuster für einen späteren Abruf besitzt.
21. Nähmaschine nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung zur Datenerfassung und Steuerung des weiteren eine Abschalteinrichtung zur Bestimmung der Drehstellungsdifferenz zwischen der Nadel und der Spule und zum Abschalten aller Servomotoren besitzt, wenn die Drehstellungsdifferenz zwischen der Nadel und der Spule Schwellenwerte überschreitet.
22. Nähmaschine nach Anspruch 11, des weiteren mit:
- einem Handrad;
- einer auf eine Bewegung des Handrades reagierenden Handrad-Überwachungseinrichtung zum Erzeugen von Handrad-Überwachungssignalen entsprechend der Stellung des Handrades, wobei
- die Steuerung auf die Handrad-Überwachungssignale mit der Ausgabe von Bewegungssteuerbefehlen an den ersten und zweiten
Servomotor reagiert, wodurch sich die Nadel und die Spule in Stellungen entsprechend den Stellungen des Handrades bewegen, wodurch die Nadel und die Spule mit dem Handrad elektronisch gekoppelt sind.
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23. Nähmaschine nach Anspruch 11, des weiteren mit einem zweiten Nähkopf, der mit der Einrichtung zur Datenerfassung und zur Steuerung betrieblich verbunden und von dieser gesteuert ist.
24. Nähmaschine nach Anspruch 23, wobei die Nähköpfe durch die Steuerung miteinander elektronisch gekoppelt sind, so daß alle Nähköpfe zum Nähen desselben Werkstoffes ausreichend weitgehend gleichschrittförmig zusammenarbeiten.
25. Nähmaschine nach Anspruch 11, wobei die Nadel- und Spulen-Überwachungssignale im wesentlichen ständig den Stellungen der Nadel bzw. der Spule während der Bewegung der Nadel zur Spule hin entsprechen.
— *7 —
26. Nähmaschine nach Anspruch 11, wobei die Einrichtung zur Datenerfassung und Steuerung des weiteren eine Abschalteinrichtung zur Bestimmung der Drehstellungsdifferenz zwischen der Nadel und der Spule und zum Abschalten aller Servomotoren besitzt, wenn die Drehstellungsdifferenz zwischen der Nadel und der Spule Schwellenwerte überschreitet.
27. Verfahren zur elektronischen Kopplung mehrerer Bauteile für den NähVorgang einer Nähmaschine, wobei die mehreren Bauteile für den Nähvorgang wenigstens eine Nadel und eine Spule umfassen, mit folgenden Schritten:
- Festlegen eines der Bauteile für den Nähvorgang als Führungsbauteil (Master);
- Festlegen aller nicht als Führungsbauteil bestimmter Bauteile für den Nähvorgang als Folgebauteile (Slave);
- Initialisieren einer Ausgangsstellung der Bauteile für den Nähvorgang;
- Überwachen der Stellungen der Bauteile für den Nähvorgang zum Erzeugen von Überwachungssignalen, die im wesentlichen ständig den Stellungen der Bauteile für den Nähvorgang entsprechen;
- Übertragen der Überwachungssignale zu einer Steuerung mit mehreren Steuerachsen;
- Erzeugen von Befehlen für das Führungsbauteil und für die
Folgebauteile in der Steuerung, wobei die Befehle für das Führungsbauteil auf einer erwünschten Bewegung des Führungsbauteiles beruhen und die Befehle für die Folgebauteile auf den Überwachungssignalen beruhen, die die Stellung des Führungsbauteiles repräsentieren;
- Anweisen einer Bewegung des Führungsbauteiles in Abhängigkeit von den Befehlen für das Führungsbauteil; und
- Anweisen einer Bewegung der Folgebauteile in Abhängigkeit von den Befehlen für die Folgebauteile, wobei die Folgebauteile als eine Funktion der überwachten Stellung des Führungsbauteiles derart bewegt werden, daß das Führungsbauteil und die Folgebauteile im wesentlichen gleichschrittförmig arbeiten.
DE/EPO 761 357TT
28. Verfahren nach Anspruch 27, des weiteren mit dem Schritt der Änderung der Festlegung des Führungsbauteiles zu einem Folgebauteil und der Änderung der Festlegung eines der Folgebauteile zu einem Führungsbauteil, wenn das Folgebauteil dem Führungsbauteil um einen Schwellenabstand nacheilt.
29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei der Schritt der Überwachung der Stellungen der Bauteile für den Nähvorgang des weiteren die Erzeugung von Überwachungssignalen umfaßt, die im wesentlichen ständig den Stellungen der Bauteile für den Nähvorgang während der Bewegung der Nadel zur Spule hin entsprechen.
30. Nähmaschine zum Nähen eines Fadens durch einen Werkstoff, mit:
- einer Nähnadel für das Nähen des Fadens durch den Werkstoff;
- einem mit der Nadel zu deren Antrieb verbundenen Nadelmotor zum Führen der Nadel durch eine Reihe von Nadelstellungen in einer hin- und hergehenden Bewegung zum Nähen des Fadens in den Werkstoff;
- einem Nadelantrieb, der mit dem Nadelmotor zur Versorgung des Nadelmotors mit Strom verbunden ist;
- einer Spule zur Führung des Fadens während die Nadel den Faden in dem Werkstoff vernäht;
- einem mit der Spule zu deren Antrieb verbundenen Spulenmotor zum Führen der Spule durch einen Bereich von Spulenstellungen in einer hin- und hergehenden Bewegung zum Nähen des Fadens in den Werkstoff;
- einem mit dem Spulenmotor verbundenen Spulenantrieb zur Versorgung des Spulenmotors mit Strom;
- einem Handrad;
- einer Nadel-Überwachungseinrichtung zum Erzeugen von Nadel-Überwachungssignalen, die im wesentlichen ständig der Stellung der Nadel entsprechen;
- einer Spulen-Überwachungseinrichtung zum Erzeugen von Spulen-Überwachungssignalen, die im wesentlichen ständig der Stellung der Spule entsprechen;
- einer Handrad-Überwachungseinrichtung zum Erzeugen von Handrad-Überwachungssignalen, die im wesentlichen ständig der Stel-
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lung des Handrades entsprechen;
- einer Steuerung, die auf die Handrad-, die Nadel- und die Spulen-Überwachungssignale zur Steuerung der Motoren für die Nadel und die Spule reagiert zum Bewegen der Nadel und der Spu-Ie innerhalb ihres Bereiches der hin und her gehenden Bewegung in Abhängigkeit von den Bewegungen des Handrades.
31. Maschine nach Anspruch 25, wobei die Nadel-Überwachungseinrichtung Nadel-Überwachungssignale erzeugt, die im wesentliehen ständig der Stellung der Nadel während der Bewegung der Nadel zur Spule hin entsprechen.
32. Nähvorrichtung zum Vernähen eines Fadens in einem Werkstoff, wobei die Nähmaschine einen Rahmen mit einer Aufnahme für die Nadel nahe bei aber im Abstand zu einer Nähgrundplatte besitzt, mit:
- einer stationären Nadeleinheit, die an der Nadelaufnahme des Rahmens im Abstand zur Nähgrundplatte befestigt ist zum Vernähen eines Fadens in einem Werkstoff, der sich auf der Grundplatte· befindet, wobei die Nadeleinheit besitzt:
- eine Nadel zur Aufnahme des Fadens;
- eine Nadelantriebseinheit zur Bewegung der Nadel in der Nähbewegung;
- einer stationären Spuleneinheit, die am Rahmen nahe beim Rahmen befestigt ist im Abstand zur stationären Nadeleinheit, wobei die Spuleneinheit besitzt:
- eine Spule mit einem Haken zur Aufnahme des von der Nadel aufgenommenen Fadens;
- eine Spulenantriebseinheit zur Bewegung der Spule in einer Nähbewegung;
- einem ersten Servomotor, der an der Nadelaufnahme des Rahmens der Nähmaschine nahe bei der Nadelantriebseinheit befestigt und zum Antrieb der Nadelantriebseinheit und zur Bewegung der Nadel in einer hin- und hergehenden Bewegung entlang der Längsachse der Nadel angeschlossen ist zum Durchstoßen und Durchdringen des Werkstoffes, welcher benachbart zur Nähgrundplatte angeordnet ist und zum Mitnehmen des Fadens durch den Werkstoff hindurch bis zu einer Stelle nahe der Spule;
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- einem zweiten Servomotor, der am Rahmen der Nähmaschine benachbart zur Spulenantriebseinheit angeordnet und angeschlossen ist zum Antrieb der Spulenantriebseinheit in einer Nähbewegung, wodurch der Haken an der Spule den von der Nadel durch den Werkstoff hindurch geführten Faden ergreift;
- einer Nadel-Überwachungseinrichtung, welche die Nadelstellung im wesentlichen ständig überwacht, zum Erzeugen eines Nadel-Überwachungssignales, welches im wesentlichen ständig der Nadelstellung entspricht;
- einer Spulen-Überwachungseinrichtung, welche die Spulenstellung im wesentlichen ständig überwacht, zum Erzeugen eines Spulen-Überwachungssignales, welches im wesentlichen ständig der Position der Spule entspricht;
- wobei die Nadeleinheit, die Spuleneinheit, der erste Servomotor, der zweite Servomotor, die Nadel-Überwachungseinrichtung und die Spulen-Überwachungseinrichtung einen ersten Nähkopf bilden;
- einer Einrichtung zur Datenerfassung und Steuerung mit einem Hauptcomputer mit einer Schnittstelle zu wenigstens einem Controller, wobei der Hauptcomputer zur Steuerung der Funktion des Controllers und zur Ausgabe von Anweisungen an den Controller entsprechend einem Stichmuster und der Nähgeschwindigkeit dient, wobei der Controller auf die ausgegebenen Anweisungen reagiert, um den ersten Nähkopf zum Nähen des ausgegebenen Stichmusters mit der ausgegebenen Geschwindigkeit zu steuern, und wobei der Controiller auf die im wesentlichen fortwährenden Überwachungssignale reagiert, um die ersten und zweiten Servomotoren zur Bewegung der Nadel und der Spule in einem zur Ausführung einer Naht ausreichenden Gleichschritt elektronisch zu koppeln; und
- einer Einrichtung zur Bewegung des Werkstoffes relativ zur feststehenden Nähgrundplatte, der Nadel und der Spule, während der Werkstoff von dem ersten Nähkopf einem Nähvorgang unterzogen wird, einschließlich einer Einrichtung zur Steuerung der Bewegung des Werkstoffes derart, daß die Bewegung des Werkstoffes weitgehend zum Erliegen kommt, während die Nadel den Werkstoff durchdringt, so daß die Bewegung des Werkstoffes den Nähvorgang der Nadel und der Spule nicht behindert; und
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- einer Benutzer-Schnittstelle, die mit der Einrichtung zur Datenerfassung und Steuerung zur Eingabe von Benutzerbefehlen verbunden ist.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, wobei die Überwachungseinrichtungen für die Nadel und die Spule die Positionen der Nadel und der Spule wenigstens dann im wesentlichen kontinuierlich überwachen, wenn die Nadel den Werkstoff durchstößt und durchdringt.
10
34. Vorrichtung nach Anspruch 32, des weiteren mit:
- einem zweiten Nähkopf, der benachbart zum ersten Nähkopf angebracht ist; wobei
- der wenigstens eine Controller betätigbar ist zur Steuerung der Funktion des zweiten Nähkopfes, damit die Nähköpfe weitgehend im Gleichschritt nähen, so daß die Bewegung des Werkstoffes im wesentlichen zum Erliegen kommt, während die Nadeln des ersten und des zweiten Nähkopfes den Werkstoff durchdringen, so daß die Bewegung des Werkstoffes den Nähvorgang jedes Nähkopfes nicht stört.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34, wobei die Nadeln des ersten und des zweiten Nähkopfes einen Abstand von etwa zweieinhalb Inches (6,35 cm) bis etwa vier Inches (10,16 cm) voneinander aufweisen.
36. Vorrichtung nach Anspruch 32, des weiteren mit:
- mehreren zusätzlichen Nähköpfen; wobei
- die wenigstens eine Steuerung betätigbar ist zur Steuerung der Funktion der zusätzlichen Nähkopfe, damit die Nähköpfe weitgehend im Gleichschritt nähen, so daß die Bewegung des Werkstoffes im wesentlichen zum Erliegen kommt, während die Nadeln aller Nähköpfe den Werkstoff durchdringen, so daß die Bewegung des Werkstoffes den Nähvorgang jedes der Nähköpfe nicht stört.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei jeder der Nähköpfe benachbart zu wenigstens einem anderen der Nähköpfe angeordnet
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ist und die Nadeln der Nähköpfe einen Abstand von etwa zweieinhalb Inches (6,35 cm) bis etwa vier Inches (10,16 cm) voneinander aufweisen.
DE0781357T 1994-09-15 1995-09-12 Nähmaschine mit elektronischer antriebssynchronisation Pending DE781357T1 (de)

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