EP1344858B1 - Nähmaschine - Google Patents

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EP1344858B1
EP1344858B1 EP03004682A EP03004682A EP1344858B1 EP 1344858 B1 EP1344858 B1 EP 1344858B1 EP 03004682 A EP03004682 A EP 03004682A EP 03004682 A EP03004682 A EP 03004682A EP 1344858 B1 EP1344858 B1 EP 1344858B1
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EP
European Patent Office
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sewing machine
sewing
rod
needle
rack
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EP03004682A
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English (en)
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EP1344858A2 (de
EP1344858A3 (de
Inventor
Robert Keilmann
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KSL Keilmann Sondermaschinenbau GmbH
Original Assignee
KSL Keilmann Sondermaschinenbau GmbH
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B69/00—Driving-gear; Control devices
    • D05B69/10—Electrical or electromagnetic drives
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B29/00—Pressers; Presser feet
    • 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 according to the preamble of claim 1.
  • a sewing machine is known from JP 05023472 A.
  • the needle bar and the presser foot and possibly also the thread pulling lever are driven by a common shaft, whose rotational movement is converted respectively via a crank or an eccentric drive in a linear reciprocating motion of the needle bar and the presser foot.
  • This not only has the disadvantage that relatively many items needed and relatively large masses must be moved, but that the movement phases of the needle bar and the presser foot within a cycle 'can not be changed practically.
  • the stroke of the rods is usually limited by an adjustment of the eccentric changeable to a limited extent, but must be interrupted for the adjustment of the stroke of the sewing drive.
  • the invention has for its object to overcome the disadvantages mentioned and to provide a sewing machine of the type mentioned, which ensures greater flexibility in the control of the movement of the needle bar and presser foot, especially in the adjustment of the needle stroke while maintaining the highest possible precision.
  • the solution of this object is achieved according to the invention with the features specified in claim 1.
  • Advantageous and advantageous developments are given in the dependent claims 2 to 7.
  • Needle bar and Nähfußstange can be moved up and down completely independently of each other with high precision in the inventive solution. Not only can the speed and / or acceleration profile be set separately and, if necessary, changed, but also the needle stroke can be changed as desired during the sewing operation. This is particularly important for tufting machines and sewing material, the material thickness itself changes continuously or suddenly. Here it is important to change the needle stroke according to the material thickness in order to achieve a clean stitch formation.
  • the sewing foot can be pressed against the surface of the sewing material as long as required for pulling the needle out of the sewing material and holding the thread in the sewing material, since the movement of the sewing foot can be controlled independently of the movement of the needle bar.
  • the sewing speed can be easily adjusted to the material thickness and the needle stroke.
  • the embodiment of the invention allows movement of the needle bar and the Nähfußstange in or against the positive sewing direction. This makes it possible to continuously feed the entire sewing machine with a suitable manipulator, e.g. to move an industrial robot along the intended seam line.
  • a suitable manipulator e.g. to move an industrial robot along the intended seam line.
  • a common in industrial sewing machines and because of the constant acceleration and deceleration limiting the working speed intermittent relative movement between the sewing material and sewing machine is not required. It is important that the law of motion for the carriage control is generated so that neither the needle nor the presser foot perform a movement in sewing direction relative to the fabric, as long as one of these sewing tools is in contact with the fabric.
  • the needle bar and the presser bar are formed integrally with the respective rack, i.
  • the needle bar and the Nähfußstange can identify themselves a corresponding toothing.
  • the thread take-up is preferably drivable by a separate program-controlled servo motor.
  • the thread take-up may have a thread-pulling lever arranged on a toothed rack, wherein the rack is connected to a toothed wheel driven by the servomotor Intervention is.
  • the thread tension can be adjusted by a thread brake with programmable adjustable braking effect.
  • the sewing machine upper part can be assigned a lower part with at least one rotating or oscillating gripper, which can be driven by a separate program-controlled motor, so that other types of stitches such as a chain stitch are feasible.
  • Figure 1 can be seen a generally designated 10 sewing machine shell with a plate 12 which is part of a frame or housing. On the plate 12, a first and a second servomotor 14 and 16 are flanged, the shafts 18 and 20 protrude through the plate 12 therethrough.
  • a carriage 22 is guided in a manner not shown with a parallel to the plate 12 bearing plate 24 and a perpendicular to this and only dashed lines indicated plate 26 in the direction of the double arrow B slidably.
  • On the bearing plate 24 guides 28, 30, a needle bar 32 and a Nähfuß- or Presserfußstange 34 in the direction of the double arrow A up and moved out.
  • Each of the rods 32 and 34 has a rack 36 which engages with a gear 38, 40 mounted on the bearing plate 24.
  • the gears 38 and 40 are arranged axially displaceably on the shafts 18 and 20, respectively and rotatably connected via a spline with these waves.
  • the gears 38 and 40 can be driven by the motors 14 and 16, respectively, and in turn move the needle bar 32 up and down with a needle 42 and the presser foot 34 with the sewing or presser foot 44.
  • the plate 26 of the carriage 22 is connected via a connecting rod 46 and an eccentric 48 with an electric motor 50, so that the carriage 22 in the direction of the double arrow B relative to the plate 12 of the frame or housing back and forth.
  • FIG. 2 shows the functional elements described so far in a schematic representation, wherein like parts are provided with the same reference numerals.
  • a thread-pulling lever 52 which is fastened to a toothed rack 54, which is in engagement with a gearwheel 58 driven by a motor 56 and is moved up and down in the direction of the arrow C, can be seen in FIG can.
  • a gripper 60 is arranged, which can be reciprocated by a motor 62 either as oscillating gripper or forth or rotated as a rotary gripper, as indicated by the arrows D and E respectively.
  • 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 each other.
  • the stroke, the acceleration, the deceleration and the downtime of the needle bar, the presser foot and the carriage are freely programmable, ie these movements are not necessarily coupled together. All sizes can be programmatically and during the sewing process be changed independently. The same applies to the drive of the gripper 60 and the thread pulling lever 52.
  • the sewing machine upper part itself can be held by means of a pivoting device on a robot, so that the needle can also penetrate at an angle relative to the Z-axis in the sewing material.
  • the holder on the robot can be designed so that the sewing machine top can be replaced quickly.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Nähmaschine ist aus der JP 05023472 A bekannt.
  • 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 7 wiedergegeben.
  • 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.
  • Die erfindungsgemäße 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.
  • 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 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 (7)

  1. Nähmaschine, umfassend ein 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), wobei die Nadelstange (32) mit einer Zahnstange (36) gekoppelt ist, die im Eingriff mit einem Antriebszahnrad (38) steht, das von einem eigenen programmgesteuerten Elektromotor (14) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nähfußstange (34) mit einer Zahnstange gekoppelt ist, die im Eingriff mit einem Antriebszahnrad (40) steht, das von einem eigenen programmgesteuerten Elektromotor (16) antreibbar ist, und 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 Schlittentriebes (50, 48, 46) verstellbar 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 einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Fadengeber, der durch einen separaten programmgesteuerten Stellmotor (56) antreibbar ist.
  4. Nähmaschine nach Anspruch 3, 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.
  5. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Fadenbremse mit programmgesteuert einstellbarer Bremswirkung.
  6. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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.
  7. Nähemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 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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