DE9318023U1 - Arrangement for sewing a piece of fabric - Google Patents
Arrangement for sewing a piece of fabricInfo
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_, ,, , ···· &idigr;; J DrJ-Ing. Klaus Liedtke_, ,, , ···· &idigr;; J DrJ-Ing. Klaus Liedtke
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Anordnung zum Umnähen eines NähgutteilesArrangement for sewing a piece of fabric
0 Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Umnähen eines Nähgutteiles, bei dem das Nähgut mittels eines Greifers längs einer vorgegebenen Kontur an einer Nähvorrichtung vorbeigeführt wird und dieser Greifer über zwei translatorische Führungen und ein rotatorisches Drehlager an einem Gestell beweglich angeordnet ist, wobei die Koordinierung der Translations- und Rotationsbewegung durch einen Mikroprozessor gesteuert wird.0 The invention relates to an arrangement for sewing a piece of material, in which the material is guided past a sewing device along a predetermined contour by means of a gripper and this gripper is movably arranged on a frame via two translatory guides and a rotary pivot bearing, the coordination of the translational and rotary movements being controlled by a microprocessor.
Im Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, die ein automatisches Herstellen der Randnaht eines
Nähgutteiles gestatten.
In DE-OS 40 04 231 ist eine Vorrichtung beschrie-5 ben, bei der das Nähgut von einem Greifer bewegt
wird, der horizontal verschiebbar an einem ersten Arm gelagert ist, wobei dieser erste Arm senkrechtDevices are known in the prior art which allow the edge seam of a sewing material to be produced automatically.
In DE-OS 40 04 231 a device is described in which the sewing material is moved by a gripper which is mounted horizontally displaceably on a first arm, whereby this first arm is vertically
zur Verschieberichtung des Greifers horizontal verschiebbar an einem zweiten Arm gelagert ist und bei dem einer der beiden Arme horizontal schwenkbar ist. Die Zuordnung der Verschiebe- und Schwenkbewegungen erfolgt durch einen programmierbaren Mikroprozessor. is mounted on a second arm so that it can be moved horizontally relative to the direction of movement of the gripper and one of the two arms can be pivoted horizontally. The assignment of the shifting and pivoting movements is carried out by a programmable microprocessor.
Bei dieser Anordnung ist nachteilig, daß beim Schwenken des Greifers, wie es beim Übergang vom Nähen eines geraden Abschnittes zum Nähen von bogenförmigen Abschnitten auftritt, hohe Beschleunigungskräfte wirksam sind, die die Führungen und Lagerstellen stark belasten. Weiterhin ist nachteilig, daß das Nähgut auf einer Metallplatte gleitet, wodurch das Umnähen von Nähgut, das auf dem Untergrund haftet, beispielsweise beim Umnähen von Teppichen, erschwert bzw. unmöglich gemacht wird. Außerdem ist nachteilig, daß keine Möglichkeiten für das Einlesen von CAD-Daten und für die permanente Überwachung der programmierten Bahn vorgesehen sind.The disadvantage of this arrangement is that when the gripper is swiveled, as occurs when switching from sewing a straight section to sewing curved sections, high acceleration forces are effective, which place a great deal of strain on the guides and bearing points. Another disadvantage is that the material to be sewn slides on a metal plate, which makes it difficult or even impossible to sew around material that is stuck to the surface, for example when sewing around carpets. Another disadvantage is that there are no options for reading in CAD data and for permanently monitoring the programmed path.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine An-5 Ordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der minimale Massenbeschleunigungen auftreten und die eine exakte Führung des Nähgutes ohne Behinderung der Bewegung sowohl für biegeschlaffe als auch für schlecht gleitende Materialien ermögli-0 chen. Weiterhin soll die Möglichkeit bestehen, Bahnen frei zu programmieren, so daß Drehpunkte für die Schwenkbewegung unabhängig von der Achsenanordnung programmiert werden können.The invention is based on the object of specifying an arrangement of the type described at the beginning, in which minimal mass accelerations occur and which enables precise guidance of the material to be sewn without hindering the movement, both for slack and poorly sliding materials. Furthermore, it should be possible to freely program paths so that pivot points for the swivel movement can be programmed independently of the axis arrangement.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die beiden translatorischen Führungselemente in Form eines Portals angeordnet sind, in dem sich die Nähvorrichtung befindet und daß diejenige translatorische Führung, die am höchsten dynamisch belastet ist, die geringste Masse zu bewegen hat.According to the invention, the object is achieved in that the two translational guide elements are arranged in the form of a portal in which the sewing device is located and that the translational guide which is subject to the highest dynamic load has to move the smallest mass.
Eine vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung sieht vor, daß als Greifer ein Nadelgreifer angebracht ist.An advantageous embodiment of the arrangement according to the invention provides that a needle gripper is mounted as the gripper.
Ferner ist es möglich, daß das Nähgutteil schwebend an der Nähmaschine vorbeigeführt wird, indem der Nadelgreifer in einem solchen Abstand vertikal oberhalb der Nähvorrichtung angeordnet ist, daß das Nähgut ohne Berührung an seiner Ober- und Unterfläche an der Nähvorrichtung vorbeigeführt wird. Dies ermöglicht ein störungsfreies und damit exaktes Nähen auch bei der Bearbeitung schlecht gleitenden Nähgutes, beispielsweise beim Umnähen von Rändern für Teppiche, Automatten und dergleichen. Beim Umnähen von steifen Materialien wird das Nähgutteil an der Oberseite vorzugsweise mit Nadelgreifern gegriffen und die Kante in schwebender Anordnung umnäht. It is also possible for the sewing material to be guided past the sewing machine in a floating manner by arranging the needle gripper at such a distance vertically above the sewing device that the sewing material is guided past the sewing device without touching its upper and lower surfaces. This enables trouble-free and therefore precise sewing even when working on sewing material that slides poorly, for example when sewing edges for carpets, car mats and the like. When sewing stiff materials, the sewing material is preferably gripped on the upper side with needle grippers and the edge is sewn in a floating arrangement.
Eine weitere Ausfuhrungsform besteht darin, daß der 0 Greifer an einer Niederhalteplatte angeordnet ist, die der Kontur des zu bearbeitenden Nähgutes angepaßt ist. Dies ist besonders für das Umnähen von biegeschlaffen Materialien geeignet. Zum UmnähenAnother embodiment consists in the gripper being arranged on a holding-down plate that is adapted to the contour of the material to be sewn. This is particularly suitable for sewing around pliable materials. For sewing around
• ··
dieser Nähgutteile3 kann die Greiferplattenform der Nähgutform so angepaßt werden, daß ihre äußere Begrenzung in geringem Abstand vom Nähgutrand verläuft. Durch die Niederhalterfunktion dieser Greiferplatte wird die Faltenbildung, insbesondere beim Nähen von Bögen, vermieden, da die effektive Knicklänge des Nähgutes von der Greiferplatte bis zum Drückerfuß der Nähmaschine minimiert wurde.of these sewing material parts3, the shape of the gripper plate can be adapted to the shape of the sewing material so that its outer boundary runs a short distance from the edge of the sewing material. The hold-down function of this gripper plate prevents the formation of creases, especially when sewing curves, since the effective fold length of the sewing material from the gripper plate to the presser foot of the sewing machine has been minimized.
Bei der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Greiferbewegung wird die Bahnprogrammierung
für die Bahn des Greifers aus einer vom zu umnähenden Werkstück ermittelten CAD-Zeichnung programmiert.
Zur Steuerung der Feinbewegungen werden mittels eines Sensors zur Kantenabtastung während
des Nähprozesses die aktuellen Abweichungen für Form und Lage des Nähgutes ermittelt und entsprechende
Korrekturbewegungen eingeleitet.
Die Bahnprogrammierung der Anordnung erfolgt durch 0 Übertragung der Geometriedaten des Nähgutes in einem
speziellen Format der CAD-Zeichnung des Nähgutes. Nachdem wesentliche Verfahrensparameter, wie
Stichabstand und Nahtbreite etc., angegeben sind sowie die Greifposition geteacht wurde, kann durch
ein spezielles Berechnungsprogramm in der Mikroprozessor steuerung die Bahn für die konkrete Nähgutform
berechnet werden.In the control device according to the invention for controlling the gripper movement, the path programming for the gripper path is programmed from a CAD drawing determined from the workpiece to be sewn. To control the fine movements, the current deviations in the shape and position of the sewing material are determined using a sensor for edge scanning during the sewing process and appropriate corrective movements are initiated.
The path programming of the arrangement is carried out by transferring the geometric data of the sewing material in a special format of the CAD drawing of the sewing material. After essential process parameters, such as stitch spacing and seam width, etc., have been specified and the gripping position has been taught, the path for the specific sewing material shape can be calculated using a special calculation program in the microprocessor control.
Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich insbe-0 sondere durch folgende Vorteile aus:The arrangement according to the invention is characterized in particular by the following advantages:
- Die zu beschleunigenden Massen sind durch die erfindungsgemäße Anordnung der Führungen in der- The masses to be accelerated are guided in the guides by the inventive arrangement of the
Richtung, in der die höchsten Beschleunigungen auftreten, minimal. Die höchsten Beschleunigungen mit Richtungsumkehr des Greifers treten in der Richtung auf, bei der der Umkehrpunkt beim Übergang vom Nähen der Geraden zum Nähen der Bögen erfolgt. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird dies durch die konstruktive Auslegung des Portals gelöst.The direction in which the highest accelerations occur is minimal. The highest accelerations with reversal of the gripper's direction occur in the direction in which the reversal point occurs when transitioning from sewing straight lines to sewing curves. In the arrangement according to the invention, this is solved by the structural design of the portal.
- Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht das problemlose Nähen sowohl von steifen als auch von biegeschlaffen Nähgutteilen.- The arrangement according to the invention enables the problem-free sewing of both stiff and flexible workpieces.
- Das Nähgut kann auf unterschiedliche Weise der Vorrichtung bereitgestellt werden, je nachdem welehe Bereitstellungsart verwendet werden soll. Dies kann z.B. mittels Fließband in einem durchgehenden Transfersystem fertigungsgerecht erfolgen oder durch Handling von einem Stapel. Durch geeignete Sensoren wird dabei die Lageabweichung des Nähgutteiles von der erwünschten Sollposition ermittelt. Diese Daten werden der Robotersteuerung übertragen, so daß beim Greifen des Nähgutteiles die Lageabweichung korrigiert wird.- The material to be sewn can be made available to the device in different ways, depending on which type of provision is to be used. This can be done, for example, using a conveyor belt in a continuous transfer system in a production-friendly manner or by handling from a stack. Suitable sensors determine the positional deviation of the material to be sewn from the desired target position. This data is transmitted to the robot control system so that the positional deviation is corrected when the material to be sewn is gripped.
- Die Bahnprogrammierung des Roboters erfolgt durch Übertragung der Geometriedaten des Nähgutes in einem speziellen Format einer CAD-Zeichnung des Nähgutes . Nachdem wesentliche Verfahrensparameter, wie Stichabstand und Nahtbreite etc., angegeben sind 0 sowie die Greifposition geteacht wurde, kann durch ein spezielles Berechnungsprogramm in der Mikroprozessorsteuerung die Bahn für die konkrete Nähgutform berechnet werden.- The robot's path programming is carried out by transferring the geometry data of the sewing material in a special format of a CAD drawing of the sewing material. After essential process parameters, such as stitch spacing and seam width etc., have been specified and the gripping position has been taught, the path for the specific sewing material shape can be calculated using a special calculation program in the microprocessor control.
- Um verbleibende Greiffehler, Formabweichungen sowie das elastische Ausweichen des Nähgutes zu kompensieren, erfolgt während des Nähprozesses eine Kantenabtastung mit Korrektur der Nähgutführung, so daß geringfügige Form- und Lagefehler des Nähgutteiles permanent ausgeglichen werden können.- In order to compensate for remaining gripping errors, shape deviations and the elastic deflection of the material, an edge scan with correction of the material guide is carried out during the sewing process so that minor shape and position errors of the material can be permanently compensated.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an embodiment. The accompanying drawings show:
Figur 1: eine schematische Darstellung der Gesamtanordnung in perspektivischer Ansicht,Figure 1: a schematic representation of the overall arrangement in perspective view,
Figur 2: die Anordnung der Führungs- und Lagerungseiemente undFigure 2: the arrangement of the guide and bearing elements and
Figur 3: eine schematische Darstellung derFigure 3: a schematic representation of the
Bewegungsverhältnisse für die Bahn des Greifers bei der NähbewegungMovement conditions for the path of the gripper during the sewing movement
Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Anordnung wird das Nähgutteil an mehreren Punkten durch einen Greifer G gefaßt, wobei diese Punkte möglichst nahe an der Kante K des Nähgutteiles anliegen sollten. Nachdem die Lage des Nähgutes mit Hilfe der Lagesensoren LS ermittelt wurde, erfaßt 0 der Greifer G das Nähgutteil mit den Nadelgreifern NG. Der Greifer G ist in seiner senkrechten Achse über die gesteuerte Drehvorrichtung DV schwenkbarIn the arrangement shown in Figures 1 and 2, the workpiece is gripped at several points by a gripper G, whereby these points should be as close as possible to the edge K of the workpiece. After the position of the workpiece has been determined using the position sensors LS, the gripper G grips the workpiece with the needle grippers NG. The gripper G can be pivoted in its vertical axis using the controlled rotating device DV.
gelagert. Die Nadelgreifer NG sind an einer Niederhalteplatte NP angeordnet.The needle grippers NG are arranged on a hold-down plate NP.
Die Achse für die Drehbewegung phi des Greifers G ist in zwei senkrecht zueinander angeordneten
translatorischen Führungsrichtungen, die hier mit &khgr; und y bezeichnet sind, längsbeweglich. Die konstruktive
Ausführung ist im vorliegendem Fall in Form des bekannten Flächenportals gestaltet. Damit
wird die Bewegung des Greifers G und damit des Nähgutteiles NT in der Bearbeitungsebene der Nähvorrichtung
NV ermöglicht. Die Führungsarme in x-Richtung sind als parallele Tandemarme ausgebildet,
zwischen denen die Drehvorrichtung DV mit dem Greifer G angeordnet ist. Diese Anordnungsart ermöglicht
es, daß alle Führungsarme bei der Bewegung in x-Richtung ruhen und lediglich die Masse des Greifers
G und der Drehvorrichtung DV bewegt werden muß.
Die Basisführung y trägt eine weitere translatori-0 sehe Führung x. Die Ausrichtung dieser Anordnung
bezogen zur Vorschubrichtung der Nähmaschine erfolgt derart, daß die maximale dynamische Beanspruchung
nicht an der Basisführung y, sondern an der zweiten Führung &khgr; erfolgt. Da die zweite Führung &khgr;
eine geringere Masse zu beschleunigen hat als die Basisführung y, ist die zweite Führung &khgr; bei gleicher
mechanischer Ausführung dynamisch höher belastbar als die Basisführung y.The axis for the rotary movement phi of the gripper G is longitudinally movable in two translational guide directions arranged perpendicular to one another, which are designated here as x and y. In this case, the structural design is designed in the form of the well-known surface portal. This enables the movement of the gripper G and thus of the workpiece NT in the processing plane of the sewing device NV. The guide arms in the x direction are designed as parallel tandem arms, between which the rotary device DV with the gripper G is arranged. This type of arrangement enables all guide arms to remain at rest during the movement in the x direction and only the mass of the gripper G and the rotary device DV has to be moved.
The base guide y carries another translatory guide x. The alignment of this arrangement in relation to the feed direction of the sewing machine is such that the maximum dynamic stress does not occur on the base guide y, but on the second guide &khgr;. Since the second guide &khgr; has to accelerate a smaller mass than the base guide y, the second guide &khgr; can withstand higher dynamic loads than the base guide y with the same mechanical design.
0 Aus Figur 2 ist die Anordnung des Kantensensors KS und der Nähvorrichtung N im Inneren des von den Führungs- und Lagerelementen gebildeten Portals ersichtlich. Während des Nähvorganges wird die Kante0 Figure 2 shows the arrangement of the edge sensor KS and the sewing device N inside the portal formed by the guide and bearing elements. During the sewing process, the edge
K des Nähgutteiles durch den Kantenssensor KS abgetastet. Abweichungen von den vorgegebenen Sollgrößen werden durch eine Positionsänderung des Nähgutes mit Hilfe des Greifers G korrigiert.K of the sewing material is scanned by the edge sensor KS. Deviations from the specified target sizes are corrected by changing the position of the sewing material using the gripper G.
Um die Nähbreite unabhängig von der jeweiligen Form des Nähgutes NG ermitteln zu können, ist der Kantensensor KS unmittelbar neben der Nadel N angeordnet. In order to be able to determine the sewing width independently of the respective shape of the sewing material NG, the edge sensor KS is arranged directly next to the needle N.
An der Niederhalteplatte NP des Greifers G sind Nadelgreifer NG befestigt, die das Nähgut schwebend tragen. Somit wird ein Nähen ohne ganzflächigen Reibungskontakt mit einer Tischplatte möglich.Needle grippers NG are attached to the hold-down plate NP of the gripper G and hold the material in a suspended manner. This makes sewing possible without full-surface frictional contact with a table top.
In Figur 3 sind an einem Kantenausschnitt eines Nähgutes und der zugehörigen Bahn BG des Greifers G in den Koordinaten &khgr; und y die kinematischen Verhältnisse bei der Bewegung vom Anfangspunkt A bis zum Endpunkt E dargestellt. Das Nähgut bewegt sich in Pfeilrichtung, gegenüber der feststehenden Nadel 0 N. Der Greifpunkt GP ist im Beispiel der Koordinatenursprung und Drehpunkt für die Schwenkbewegung. Die Bewegung erfolgt geradlinig bis zum Umkehrpunkt UK. Die Bahn BG des Greifers ist im unterem Teil von Figur 3 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß 5 die x-Achse in den Umkehrpunkten UK infolge der Richtungsumkehr extrem beschleunigt werden muß. Synchron hierzu muß der Greifer in Richtung der x-Achse aus dem Stillstand beschleunigt werden. Der Drehpunkt DP wird bei der Bahnberechnung vom Re-In Figure 3, the kinematic conditions for the movement from the starting point A to the end point E are shown in the coordinates x and y on an edge section of a sewing material and the associated path BG of the gripper G. The sewing material moves in the direction of the arrow, opposite the fixed needle 0 N. In the example, the gripper point GP is the coordinate origin and pivot point for the swivel movement. The movement is straight up to the reversal point UK. The path BG of the gripper is shown in the lower part of Figure 3. It is clear that the x-axis must be extremely accelerated at the reversal points UK as a result of the reversal of direction. In synchronization with this, the gripper must be accelerated from a standstill in the direction of the x-axis. The pivot point DP is determined by the re-
0 chenprogramm festgelegt.0 chenprogramm defined.
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Bezuqszeichenliste 5 Reference list 5
G GreiferG Gripper
NT NähgutteilNT Sewing material
NV Nähvorrichtung NG Nadelgreifer LS LagesensorenNV sewing device NG needle gripper LS position sensors
NP NiederhalteplatteNP hold-down plate
KS KantensensorKS edge sensor
N NadelN Needle
K Kante des Nähgutes 15K Edge of the sewing material 15
x, y Koordinatenrichtungen für die Translationx, y coordinate directions for translation
phi Drehwinkel für die Drehbewegungphi angle of rotation for the rotational movement
A Anfangspunkt des Bewegungsabschnittes E Endpunkt des Bewegungsabschnittes 0 UP UmkehrpunktA Starting point of the movement section E End point of the movement section 0 UP Reversal point
BG Bahn des GreifersBG path of the gripper
GP GreifpunktGP Gripping Point
Claims (7)
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| DE (1) | DE9318023U1 (en) |
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| DE102020114228A1 (en) | 2020-05-27 | 2021-12-02 | Nähmaschinenfabrik Emil Stutznäcker GmbH & Co. KG | Method and device for the production of large-area sewing goods |
| CN118497984A (en) * | 2024-07-19 | 2024-08-16 | 汶上县鸿瑞轩服饰有限公司 | Component cladding template for realizing one-step sewing molding of multiple parts of clothing |
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