EP1344858A2 - Nähmaschine - Google Patents

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EP1344858A2
EP1344858A2 EP03004682A EP03004682A EP1344858A2 EP 1344858 A2 EP1344858 A2 EP 1344858A2 EP 03004682 A EP03004682 A EP 03004682A EP 03004682 A EP03004682 A EP 03004682A EP 1344858 A2 EP1344858 A2 EP 1344858A2
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EP
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sewing machine
presser foot
bar
needle bar
machine according
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Robert Keilmann
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KSL Keilmann Sondermaschinenbau GmbH
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    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
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    • D05B69/10—Electrical or electromagnetic drives
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
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    • D05B29/02—Presser-control devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B55/00—Needle holders; Needle bars
    • D05B55/14—Needle-bar drives
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B73/00—Casings
    • D05B73/02—Upper casings

Definitions

  • the invention relates to a sewing machine comprising a sewing machine upper part a frame, a needle bar and a presser foot bar that are parallel to each other are guided back and forth in the housing, and a drive device for the needle bar and the presser foot.
  • the invention has for its object to eliminate the disadvantages mentioned and to specify a sewing machine of the type mentioned, the higher Flexibility in controlling the movement of the needle bar and presser foot, especially when setting the needle stroke while maintaining a guaranteed the highest possible precision.
  • the essence of the solution according to the invention is that the needle bar and the Presser foot rack are each coupled to a rack, each of which engages with a drive gear, which is controlled by its own program Electric motor can be driven.
  • Needle bar and presser foot bar can completely in the solution according to the invention can be moved up and down independently of each other with high precision. It can not only set the speed and / or acceleration profile separately and changed if necessary, but it can also be the needle stroke during of the sewing company can be changed as required. This is especially for Tufting machines and sewing material of importance, the material thickness of which changes continuously or by leaps and bounds. Here it is important to adjust the needle stroke accordingly change the material thickness to achieve a clean stitch formation.
  • the presser foot can be pressed against the surface of the sewing material be like this for pulling the needle out of the fabric and that Sticking the thread in the material is required because the movement of the Presser foot is controllable regardless of the movement of the needle bar.
  • the Sewing speed can be easily adjusted to the material thickness and the needle stroke be adjusted.
  • the needle bar and the presser foot bar are preferably integral with the respective rack, i.e. the needle bar and the presser foot bar can identify a corresponding toothing themselves.
  • the needle bar and the Presser foot bar together with at least the drive wheels on one slide arranged, which is guided in the housing parallel to the sewing direction and is adjustable by means of a separate program-controlled slide drive.
  • This design allows the needle bar and the Presser foot bar in or against the positive sewing direction. This makes it possible the entire sewing machine continuously with a suitable manipulator, e.g. an industrial robot to move along the intended seam line. A usual in industrial sewing machines and because of the constant acceleration and Decelerating intermittent relative movement limiting working speed between the material and the sewing machine is therefore not necessary.
  • the motion law for the slide control is generated in such a way that neither the needle nor the presser foot move relative to the sewing direction Execute the sewing material as long as one of these sewing tools is in the sewing material Contact.
  • the thread feeder is preferably also through a separate program-controlled servomotor can be driven.
  • the thread take-up device has a thread pulling lever arranged on a toothed rack, the rack with a gear driven by the servomotor in Intervention stands. This also allows the thread to be fed to the needle from the Decoupled needle movement itself and optimized for the respective sewing process become.
  • the thread tension can also be program-controlled by a thread brake adjustable braking effect can be set.
  • the lower part of the sewing machine can have at least one rotating part or oscillating gripper can be assigned that of a separate program-controlled Motor can be driven, so that other stitch types such as a chain stitch can be carried out.
  • FIG. 1 shows a sewing machine upper part, generally designated 10 a plate 12 which is part of a frame or housing. On the plate 12 are a flanged first and second servo motors 14 and 16, the shafts 18 and 20 of which protrude through the plate 12.
  • a carriage 22 On the frame is a carriage 22 with one to the in a manner not shown Plate 12 parallel bearing plate 24 and one perpendicular to this and only Plate 26 indicated by dashed lines can be moved in the direction of the double arrow B. guided.
  • On the bearing plate 24 are guides 28, 30, a needle bar 32 and one Presser foot or presser foot bar 34 in the direction of the double arrow A and movably guided.
  • Each of the rods 32 and 34 has a rack 36 which with a gear 38, 40 mounted on the bearing plate 24 is in engagement.
  • the Gears 38 and 40 are axially slidably disposed on shafts 18 and 20, respectively and non-rotatably connected to these shafts via a spline. So you can gears 38 and 40 are driven by motors 14 and 16, respectively in turn the needle bar 32 with a needle 42 and the presser foot bar 34 with the Move the presser or presser foot 44 up and down.
  • the plate 26 of the carriage 22 is connected via a connecting rod 46 and an eccentric 48 connected to an electric motor 50 so that the carriage 22 in the direction of the Double arrow B back and forth relative to the plate 12 of the frame or housing is movable.
  • the motor 50 forms together with the eccentric 48 and the Connecting rod 46 the so-called needle transport, which ensures that the slide 22nd is stationary relative to the material, as long as the needle or presser foot is in contact with the Sewing material is in contact, even if the frame of the sewing machine head is in the sewing direction, i.e. parallel to arrow B continuously relative to the material emotional.
  • FIG. 2 further a thread pull lever 52, which is attached to a rack 54, which in Engagement with a gear 58 driven by a motor 56 is and through this can be moved up and down in the direction of arrow C. Furthermore is a gripper 60 is arranged below the needle bar 32 and the presser foot bar 34, which is reciprocated by a motor 62 either as an oscillating gripper or but can be rotated as a rotary gripper, as shown by arrows D and E is indicated.
  • a motor 62 either as an oscillating gripper or but can be rotated as a rotary gripper, as shown by arrows D and E is indicated.
  • All motors 14, 16, 50, 56 and 62 are connected to a control unit 64 via which the individual motors can be controlled independently of one another. So are the stroke, the acceleration, the deceleration and the Downtimes of the needle bar, the presser foot and the carriage are free programmable, i.e. these movements are not necessarily with each other coupled. All sizes can be program controlled during the sewing process can be changed independently. The same applies to the drive of the The gripper 60 and the thread pull lever 52.
  • the upper part of the sewing machine itself can be pivoted on one Robots are held so that the needle is also at an angle relative to the Z axis can pierce the material.
  • the holder on the robot can do so be trained that the sewing machine head can be replaced quickly can.

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Abstract

Bei einer Nähmaschine, umfassend einen Nähmaschinenoberteil (10) mit einem Rahmen, einer Nadelstange (32) und einer Nähfußstange (34), die parallel zueinander in dem Rahmen hin- und herbewegbar geführt sind, und mit Antriebsmitteln für die Nadelstange (32) und die Nähfußstange (34), sind die Nadelstange (32) und die Nähfußstange (34) jeweils mit einer Zahnstange (36) gekoppelt, die jeweils im Eingriff mit einem Antriebszahnrad (38, 40) steht, das von einem eigenen programmgesteuerten Elektromotor (14, 16) antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine, umfassend ein Nähmaschinenoberteil mit einem Rahmen, einer Nadelstange und einer Nähfußstange, die parallel zueinander in dem Gehäuse hin- und herbewegbar geführt sind, und einer Antriebseinrichtung für die Nadelstange und den Nähfuß.
Bei herkömmlichen Nähmaschinen werden die Nadelstange und der Nähfuß sowie gegebenenfalls auch der Fadenziehhebel von einer gemeinsamen Welle her angetrieben, deren Rotationsbewegung jeweils über eine Kurbel oder einen Exzenterantrieb in eine lineare Hin- und Herbewegung der Nadelstange und des Nähfußes umgesetzt wird. Dies hat nicht nur den Nachteil, dass relativ viele Einzelteile benötigt und relativ große Massen bewegt werden müssen, sondern dass auch die Bewegungsphasen der Nadelstange und des Nähfußes innerhalb eines Zyklus' praktisch nicht verändert werden können. Der Hub der Stangen ist durch eine Verstellung des Exzenters zwar in der Regel in begrenztem Umfange veränderbar, jedoch muss für die Verstellung des Hubes der Nähantrieb unterbrochen werden.
Aus der DE 198 27 846 A1 ist bereits eine Industrienähmaschine bekannt, bei welcher die Nadelstange mittels eines elektromagnetischen Linearantriebes linear hin- und herbewegt wird. Durch entsprechende Ansteuerung der entlang des Nadelstangenweges angeordneten Elektromagneten kann die Nadelstange entsprechend einem vorgebbaren Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungsprofil bewegt werden. Neben dem beträchtlichen Aufwand für die Ansteuerung der Vielzahl der Elektromagneten haftet dieser Lösung vor allem der Nachteil an, dass die für eine qualitätsgerechte Stichbildung erforderliche Genauigkeit der Endlagen des Nadelstangenhubes nur bei sehr geringen Arbeitsgeschwindigkeiten erreicht werden kann. Darüber hinaus ist dieses Antriebsprinzip nur für geradlinige Bewegungen anwendbar und kann daher nicht problemlos auf andere Bewegungsformen, beispielweise die rotatorische Bewegung eines Umlaufgreifers übertragen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu beseitigen und eine Nähmaschine der eingangs genannten Art anzugeben, die eine höhere Flexibilität bei der Steuerung der Bewegung von Nadelstange und Nähfuß, insbesondere bei der Einstellung des Nadelhubes unter Beibehaltung einer höchstmöglichen Präzision gewährleistet. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 wiedergegeben.
Kern der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass die Nadelstange und die Nähfußstange jeweils mit einer Zahnstange gekoppelt sind, die jeweils im Eingriff mit einem Antriebszahnrad steht, das von einem eigenen programmgesteuerten Elektromotor antreibbar ist.
Nadelstange und Nähfußstange können bei der erfindungsgemäßen Lösung völlig unabhängig voneinander mit hoher Präzision auf- und abbewegt werden. Es kann nicht nur das Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsprofil separat eingestellt und gegebenenfalls verändert werden, sondern es kann auch der Nadelhub während des Nähbetriebes je nach Wunsch verändert werden. Dies ist insbesondere für Tuftingmaschinen und Nähgut von Bedeutung, dessen Materialstärke sich kontinuierlich oder sprunghaft ändert. Hier ist es wichtig, den Nadelhub entsprechend der Materialstärke zu verändern, um eine saubere Stichbildung zu erreichen. Gleichzeitig kann der Nähfuß solange gegen die Oberfläche des Nähgutes gedrückt werden, wie dies für das Herausziehen der Nadel aus dem Nähgut und das Festhalten des Fadens in dem Nähgut erforderlich ist, da die Bewegung des Nähfußes unabhängig von der Bewegung der Nadelstange steuerbar ist. Die Nähgeschwindigkeit kann ohne Mühe an die Materialstärke und den Nadelhub angepasst werden.
Vorzugsweise sind die Nadelstange und die Nähfußstange einstückig mit der jeweiligen Zahnstange ausgebildet, d.h. die Nadelstange und die Nähfußstange können selber eine entsprechende Zahnung ausweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Nadelstange und die Nähfußstange zusammen mit mindestens den Antriebsrädern an einem Schlitten angeordnet, der in dem Gehäuse parallel zur Nährichtung verschiebbar geführt und mittels eines separaten programmgesteuerten Schlittenantriebes verstellbar ist. Diese Ausführung ermöglicht eine Bewegung der Nadelstange und der Nähfußstange in bzw. entgegen der positiven Nährichtung. Hierdurch ist es möglich, die gesamte Nähmaschine kontinuierlich mit einem hierfür geeigneten Manipulator, z.B. einem Industrieroboter entlang der vorgesehenen Nahtlinie zu bewegen. Eine bei Industrienähmaschinen übliche und wegen der ständigen Beschleunigung und Abbremsung die Arbeitsgeschwindigkeit begrenzende intermittierende Relativbewegung zwischen Nähgut und Nähmaschine ist somit nicht erforderlich. Wichtig ist hierbei, dass das Bewegungsgesetz für die Schlittensteuerung so generiert wird, dass weder die Nadel noch der Nähfuß eine Bewegung in Nährichtung relativ zum Nähgut ausführen, solange sich eines dieser Nähwerkzeuge mit dem Nähgut in Kontakt befindet.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist vorzugsweise auch der Fadengeber durch einen separaten programmgesteuerten Stellmotor antreibbar. Beispielsweise kann der Fadengeber einen an einer Zahnstange angeordneten Fadenziehhebel haben, wobei die Zahnstange mit einem durch den Stellmotor angetriebenen Zahnrad im Eingriff steht. Dadurch kann auch die Zufuhr des Fadens zur Nadel von der Nadelbewegung selbst entkoppelt und für den jeweiligen Nähvorgang optimiert werden. Die Fadenspannung kann durch eine Fadenbremse mit programmgesteuert einstellbarer Bremswirkung eingestellt werden.
Dem Nähmaschinenoberteil kann ein Unterteil mit mindestens einem rotierenden oder oszillierenden Greifer zugeordnet sein, der von einem separaten programmgesteuerten Motor antreibbar ist, so dass auch andere Sticharten wie beispielsweise ein Kettenstich durchführbar sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:
Figur 1
eine schematische perspektivische Darstellung der wesentlichen Elemente eines erfindungsgemäßen Nähmaschinenoberteiles und
Figur 2
eine schematische Darstellung der bewegten Teile der erfindungsgemäßen Nähmaschine und ihrer Antriebe.
In Figur 1 erkennt man ein allgemein mit 10 bezeichnetes Nähmaschinenoberteil mit einer Platte 12, die Teil eines Rahmens oder Gehäuses ist. An der Platte 12 sind ein erster und ein zweiter Servomotor 14 bzw. 16 angeflanscht, deren Wellen 18 bzw. 20 durch die Platte 12 hindurch ragen.
An dem Rahmen ist in nicht dargestellter Weise ein Schlitten 22 mit einer zu der Platte 12 parallelen Lagerplatte 24 und einer zu dieser senkrechten und nur gestrichelt angedeuteten Platte 26 in Richtung des Doppelpfeiles B verschiebbar geführt. An der Lagerplatte 24 sind Führungen 28, 30, eine Nadelstange 32 und eine Nähfuß- oder Presserfußstange 34 in Richtung des Doppelpfeiles A auf und abbewegbar geführt. Jede der Stangen 32 und 34 hat eine Zahnleiste 36, die mit einem an der Lagerplatte 24 gelagerten Zahnrad 38, 40 in Eingriff steht. Die Zahnräder 38 und 40 sind axial verschiebbar auf den Wellen 18 bzw. 20 angeordnet und über eine Keilverzahnung drehfest mit diesen Wellen verbunden. Somit können die Zahnräder 38 und 40 durch die Motoren 14 bzw. 16 angetrieben werden und ihrerseits die Nadelstange 32 mit einer Nadel 42 sowie die Nähfußstange 34 mit dem Näh- oder Presserfuß 44 auf und ab bewegen.
Die Platte 26 des Schlittens 22 ist über ein Pleuel 46 und einen Exzenter 48 mit einem Elektromotor 50 verbunden, so dass der Schlitten 22 in Richtung des Doppelpfeiles B relativ zu der Platte 12 des Rahmens oder Gehäuses hin- und herbewegbar ist. Der Motor 50 bildet zusammen mit dem Exzenter 48 und dem Pleuel 46 den so genannten Nadeltransport, der dafür sorgt, dass der Schlitten 22 relativ zum Nähgut still steht, solange sich die Nadel oder der Nähfuß mit dem Nähgut in Kontakt befinden, auch, wenn sich der Rahmen des Nähmaschinenoberteiles in Nährichtung, d.h. parallel zum Pfeil B kontinuierlich relativ zum Nähgut bewegt.
In Figur 2 erkennt man die bisher beschriebenen Funktionselemente in schematischer Darstellung, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Zusätzlich zu den bisher genannten Elementen erkennt man in Figur 2 ferner einen Fadenziehhebel 52, der an einer Zahnstange 54 befestigt ist, die in Eingriff mit einem von einem Motor 56 angetriebenen Zahnrad 58 steht und durch dieses in Richtung des Pfeiles C auf- und abbewegt werden kann. Ferner ist unterhalb der Nadelstange 32 und der Nähfußstange 34 ein Greifer 60 angeordnet, der durch einen Motor 62 entweder als oszillierender Greifer hin- und herbewegt oder aber als Umlaufgreifer gedreht werden kann, wie dies durch die Pfeile D bzw. E angedeutet ist.
Alle Motoren 14, 16, 50, 56 und 62 sind mit einer Steuereinheit 64 verbunden, über welche die einzelnen Motoren unabhängig voneinander angesteuert werden können. So sind jeweils der Hub, die Beschleunigung, die Verzögerung und die Stillstandszeiten der Nadelstange, des Nähfußes und des Schlittens frei programmierbar, d.h. diese Bewegungen sind nicht zwangsweise miteinander verkoppelt. Alle Größen können während des Nähvorganges programmgesteuert und unabhängig voneinander verändert werden. Das gleiche gilt für den Antrieb des Greifers 60 und des Fadenziehhebels 52.
Das Nähmaschinenoberteil selber kann mittels einer Schwenkeinrichtung an einem Roboter gehalten sein, so dass die Nadel auch unter einem Winkel relativ zur Z-Achse in das Nähgut einstechen kann. Die Halterung an dem Roboter kann so ausgebildet sein, dass das Nähmaschinenoberteil rasch ausgewechselt werden kann.

Claims (8)

  1. Nähmaschine, umfassend einen Nähmaschinenoberteil (10) mit einem Rahmen, einer Nadelstange (32) und einer Nähfußstange (34), die parallel zueinander in dem Rahmen hin- und herbewegbar geführt sind, und mit Antriebsmitteln für die Nadelstange (32) und die Nähfußstange (34), dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelstange (32) und die Nähfußstange (34) jeweils mit einer Zahnstange (36) gekoppelt sind, die jeweils im Eingriff mit einem Antriebszahnrad (38, 40) steht, das von einem eigenen programmgesteuerten Elektromotor (14, 16) antreibbar ist.
  2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelstange (32) und die Nähfußstange (34) einstückig mit der jeweiligen Zahnstange (36) ausgebildet sind.
  3. Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelstange (32) und die Nähfußstange (34) zusammen mit mindestens ihrem jeweiligen Antriebszahnrad (38, 40) an einem Schlitten (22) angeordnet sind, der an dem Rahmen parallel zur Nährichtung (B) verschiebbar geführt und mittels eines separaten programmgesteuerten Schlittenantriebes (50, 48, 46) verstellbar ist.
  4. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Fadengeber, der durch einen separaten programmgesteuerten Stellmotor (56) antreibbar ist.
  5. Nähmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fadengeber einen an einer Zahnstange (54) angeordneten Fadenziehhebel (52) hat, wobei die Zahnstange (54) mit einem durch den Stellmotor (56) antreibbaren Zahnrad (58) in Eingriff steht.
  6. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Fadenbremse mit programmgesteuert einstellbarer Bremswirkung.
  7. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Nähmaschinenoberteil (10) ein Unterteil mit mindestens einem rotierenden oder oszillierenden Greifer (60) zugeordnet ist, der von einem separaten programmgesteuerten Motor (62) antreibbar ist.
  8. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren (14, 16, 50, 56, 62) Servomotoren sind.
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EP1344858A3 EP1344858A3 (de) 2004-07-28
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