EP3781739B1 - Nähmaschine - Google Patents

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EP3781739B1
EP3781739B1 EP19709873.4A EP19709873A EP3781739B1 EP 3781739 B1 EP3781739 B1 EP 3781739B1 EP 19709873 A EP19709873 A EP 19709873A EP 3781739 B1 EP3781739 B1 EP 3781739B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sewing
head
side arm
housing section
sewing machine
Prior art date
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Active
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EP19709873.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3781739A1 (de
Inventor
Harald Kallenbach
Berthold Becker
Stefan Samstag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pfaff Industriesysteme und Maschinen GmbH
Original Assignee
Pfaff Industriesysteme und Maschinen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Pfaff Industriesysteme und Maschinen GmbH filed Critical Pfaff Industriesysteme und Maschinen GmbH
Priority to SI201930214T priority Critical patent/SI3781739T1/sl
Priority to HRP20220363TT priority patent/HRP20220363T1/hr
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Application granted granted Critical
Publication of EP3781739B1 publication Critical patent/EP3781739B1/de
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    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
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    • D05B73/00—Casings
    • D05B73/02—Upper casings
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B37/00—Devices incorporated in sewing machines for slitting, grooving, or cutting
    • D05B37/02—Slitting or grooving devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B1/00—General types of sewing apparatus or machines without mechanism for lateral movement of the needle or the work or both
    • D05B1/08—General types of sewing apparatus or machines without mechanism for lateral movement of the needle or the work or both for making multi-thread seams
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B21/00—Sewing machines with devices for automatically controlling movement of work-carrier relative to stitch-forming mechanism in order to obtain particular configuration of seam, e.g. programme-controlled for sewing collars, for attaching pockets
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D05B—SEWING
    • D05B23/00—Sewing apparatus or machines not otherwise provided for
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D05B69/00—Driving-gear; Control devices
    • D05B69/30—Details
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D05B—SEWING
    • D05B73/00—Casings
    • D05B73/04—Lower casings
    • D05B73/06—Lower casings for free-arm sewing machines
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B69/00—Driving-gear; Control devices
    • D05B69/08—Fluid drives, e.g. pneumatic

Definitions

  • the invention relates to a sewing machine and a sewing installation with a sewing machine and a sewing method.
  • Such a sewing machine and a sewing system is known from prior public use of the RS 562 sewing machine and KL 500 sewing system by the applicant.
  • a sewing unit 3590 vario of the applicant is known through prior public use.
  • the DE 35 16 734 A1 discloses a long arm sewing machine with a pivoting sewing head.
  • the CN 202247280 U describes a sewing machine with pivotable components at the head end.
  • the DE 44 31 318 A1 discloses a suturing device with a needle system and a looper system.
  • the U.S. 7,347,152 B1 discloses a sewing machine with a position adjustable sewing head.
  • the DE 102 24 001 A1 discloses a sewing machine having a sewing machine head vertically movably mounted on a sewing machine arm.
  • the WO 89/09851 A1 discloses a sewing machine with a pivotable stitch forming unit.
  • the arm-housing section on the head side By pivoting the arm-housing section on the head side into the preparatory position for receiving/delivering a sewing material, the distance between the stitch-forming components in the sewing head and the stitch-forming components of the lower housing part is increased, so that the receiving of the sewing material, which is in particular on a sewing material carrier body or a sewing material -Stencil is applied, is relieved. This reduces the risk of material being damaged while being fed to or removed from the stitch-forming components. This is particularly useful for touch-sensitive fabrics. In particular, this is the case with a sewn product consisting of a composite comprising a number of layers, one layer being designed as a so-called slush skin. Such a slush skin can be produced using a powder sintering process. Such materials are preferably used for vehicle interior components such as dashboard supports, armrests, console covers or door panels. As a rule, these vehicle interior components are provided with a decorative seam, that is to say a seam that is not used
  • the positioning of a sewn material carrier body in hard-to-reach places can be made easier, with the risk of damage to the sewn material being reduced at the same time.
  • an angle between a longitudinal axis of the stand-side arm housing section and a longitudinal axis of the head-side arm housing section is no more than 45°, in particular no more than 30°, in particular no more than 15°.
  • the joint between the stand-side arm housing section and the head-side arm housing section forms a transition region from the stand-side arm housing section to the head-side arm housing section.
  • the sewing machine has a telescopic articulated arm shaft for connecting a drive unit to stitch forming components in the upper housing.
  • a telescopic articulated arm shaft provides an advantageous and cost-effective embodiment of the sewing machine.
  • the telescopic articulated arm shaft is preferably designed as a cardan shaft, so that an operative connection to the stitch-forming components in the upper part of the housing is maintained even in the preparation position.
  • the articulated telescopic arm shaft has an arm shaft joint on the stand side and an arm shaft joint on the head side, with a telescopic element being arranged between the arm shaft joint on the stand side and the head side.
  • This telescopic articulated arm shaft is structurally advantageous.
  • the telescopic element serves to compensate for changes in length as a result of the pivoting movement of the head-side arm housing section from the sewing position to the preparation position and vice versa.
  • the telescopic element is non-rotatably connected to the head-side and stand-side arm shaft joint.
  • the stand-side and/or the head-side arm shaft joint is designed as a universal joint.
  • a pivoting drive according to claim 4 ensures that the pivoting movement is carried out precisely.
  • the swivel drive is designed as an actuator or as a motor.
  • the swivel drive is a pneumatic, hydraulic or electric cylinder.
  • the swivel drive according to claim 5, designed as a pneumatic cylinder, is structurally particularly favorable.
  • the pneumatic cylinder is designed as a pneumatic cylinder that can be pressurized on both sides, also called a double-acting pneumatic cylinder.
  • a locking unit according to claim 6 ensures that the arm housing section on the head side remains in the sewing position during sewing.
  • the head-side arm housing section is additionally secured by prestressing the swivel drive in the sewing position.
  • a further object of the present invention is to provide a sewing system for sewing multi-dimensional seams in space with improved accessibility and/or processability of the sewing material.
  • the sewing unit is advantageously designed as a robot sewing unit.
  • This preferably includes a robotic arm with which the sewing machine can be oriented in any controlled manner in five or six degrees of freedom in space.
  • the material to be sewn can be fastened to a holder in a stationary manner.
  • the robot arm is arranged on the sewing material carrier body, so that the sewing material can be oriented in space in five or six degrees of freedom in any controlled manner.
  • the sewing machine can be fixed in a stationary manner.
  • a further object of the present invention is to provide a sewing system for sewing multidirectional seams lying in one plane with improved accessibility and/or processability of the sewing material.
  • the sewing machine is designed as a CNC sewing machine.
  • the sewing system is designed as a programmable large-area sewing machine.
  • the sewing material is in a sewing material template.
  • the material template is moved on a sewing table according to the seam to be formed.
  • a further object of the present invention is to provide a method for sewing seams that are multidimensional in space or seams that are multidirectional in one plane, in which the accessibility of the sewing material is improved.
  • this object is achieved by a method having the features specified in claim 10 .
  • the receiving position for receiving the sewing material to be sewn and the delivery position for delivering the sewn sewing material can be the preparatory position already explained above in connection with the sewing machine.
  • a method according to claim 11 ensures that the sewing can take place without problems.
  • the Figures 1 to 6 show an embodiment of a sewing system with a sewing machine 1, which is used in a robot sewing system, not shown.
  • the sewing machine 1 can be used in other sewing systems such as, for example, a large field automatic sewing machine, in particular a CNC sewing system, for sewing multidirectional seams lying in one plane.
  • the sewing machine 1 shown in detail for the robotic sewing unit is used for sewing spatial seams, in particular seams that are not three-dimensional in space.
  • An application example for the sewing unit is the attachment of decorative seam applications in the interior of vehicles, for example on instrument panels, door panels or armrests. These vehicle interior components preferably consist of so-called slush skins that are produced using a powder sintering process.
  • the robot sewing system includes a robot arm, not shown, with which the sewing machine 1 can be oriented in space in five or six degrees of freedom in any controlled manner.
  • a Cartesian xyz coordinate system is given in each of the figures.
  • the x-axis is perpendicular to the plane of the drawing figure 1 and runs into it.
  • the y-direction runs in the figure 1 to the left and the z-direction is in the figure 1 up.
  • the sewing machine inside 1 is in the sewing position for sewing multi-dimensional seams in space.
  • the sewing machine 1 with a sewing machine body 2 has a C-shaped basic structure a lower housing part 3, an upper housing part 4 and a stand 5 connecting the lower housing part 3 and the upper housing part 4.
  • the lower housing part 3 and the upper housing part 4 run along the y-direction.
  • the stand 5 runs along the z-direction.
  • the housing upper part 4 with a sewing head 6 is divided along the y-direction into a stand-side arm housing section 7 and a head-side arm housing section 8 .
  • stitch-forming components such as a needle bar 9 and phantom sewing needles 10 attached thereto are provided.
  • a stitch length adjusting device 11 known per se and a needle transport device 12 known per se are provided in the head-side arm housing section 8 .
  • the looper 13 is essentially covered by a throat plate 39 .
  • the lower gripper part 14 forms a column of the sewing machine 1 along the z-axis.
  • the lower gripper part 14 is arranged at the head-side end of the lower housing part 3 .
  • Gripper drive components (not shown) are provided both in the lower gripper part 14 and in the lower housing part 3 .
  • the gripper lower part 14 has two levers 40 . The latter are used to transmit a movement to a gripper joint, not shown.
  • a rotary movement is generated by a drive motor (not shown) with a drive shaft, so that the stitch-forming components, ie the needle bar 9 with the needle 10 and the gripper 13, are driven in a known manner.
  • the rotational movement is transmitted to a telescopic articulated arm shaft 16 in the upper part 4 of the housing and to a lower arm shaft 17 in the lower part 3 of the housing via a toothed belt 15 .
  • the lower arm shaft 17 is in operative connection with the gripper 13 with further gripper drive components.
  • the toothed belt 15 meshes with a telescopic upper arm shaft gear wheel 18 and a lower arm shaft gear wheel 19.
  • the articulated telescopic arm shaft 16 extends along the y-direction in the housing upper part 4 and has an arm shaft joint 20 on the stand side, an arm shaft joint 21 on the head side and a telescopic element 22 arranged between them.
  • the latter is designed as a non-rotatable connection, so that a transmission of the rotational movement of the telescopic articulated arm shaft 16 to the stitch formation components, in particular the stitch length adjusting device 11, is guaranteed.
  • the stand-side and the head-side arm shaft joint 20, 21 is designed as a universal joint, also known as a cardan joint.
  • the telescopic articulated arm shaft 16 is designed as a precision articulated shaft, which can also be referred to as a cardan shaft. This enables torque transmission with a kinked shaft assembly.
  • a joint 23 is arranged in the transition area between the stand-side arm housing section 7 and the head-side arm housing section 8 .
  • the joint 23 has a joint axis 24 which extends along the x-direction ( 6 ).
  • the joint 23 is on an upper housing wall 25 of the upper housing part 4 in the area of the stand-side arm housing section 7 attached and connected via an articulated bridge 26 to the arm housing section 8 on the head side.
  • the head-side arm housing section 8 is swiveled about the joint axis 24 from the sewing position into a preparatory position for picking up/releasing a sewing material ( 3 and 4 ).
  • the swivel drive 27 is designed as a pneumatic cylinder.
  • the sewing material which is applied to a sewing material carrier body or a sewing material template, is positioned opposite the stitch-forming components or removed, depending on the process stage.
  • the preparatory position is to be understood as a pick-up position or as a delivery position.
  • a distance 28 from the stitch-forming components, in particular the sewing needle 10, of the head-side arm housing section 8 to the stitch-forming components, in particular the looper 13 or the throat plate 39, of the lower housing part 3 is increased in the y and z directions ( 3 ). This makes it easier to pick up or release the sewing material, which is applied in particular to a sewing material carrier body or a sewing material template.
  • the swivel drive 27 has a stand-side radial bearing 29 and a head-side radial bearing 30 , the stand-side radial bearing 29 being provided in the stand-side arm housing section 7 and the head-side radial bearing 30 being provided in the head-side arm housing section 8 .
  • the stand-side and head-side radial bearings 29, 30 are connected by a working cylinder 31, which is partially shown (cf. 3 ).
  • the pivoting movement from the sewing position to the preparatory position is carried out by the swivel drive 27 in such a way that the working cylinder 31 is extended into an end position.
  • the radial bearing 30 on the head side is displaced in the y and z direction.
  • the head-side arm housing section 8 is pivoted up to 40° with respect to the stand-side arm housing section 7 .
  • a section of the telescopic articulated arm shaft 16, which is in operative connection with the stitch length adjusting device 11, is angled.
  • the resulting triangular space 32 is covered by a cover 33 that is indicated. This prevents the ingress of dust. In addition, a danger point formed by the triangular space 32 for the components that are at least partially exposed, in particular the telescopic articulated arm shaft 16, is minimized or eliminated.
  • a swivel movement of the head-side arm housing section 8 from the preparation position to the sewing position is carried out by the swivel drive 27 in such a way that the working cylinder 31 is retracted until it reaches the stops 34 . Accordingly, the space 32 is closed and distance 28 decreases.
  • the head-side arm housing section 8 is in the sewing position.
  • a locking unit 35 is provided for securing the head-side arm housing portion 8 at the sewing position during sewing ( figure 5 and 6 ).
  • This comprises a pin 36 and a closing part 37, the pin 36 being arranged in the arm housing section 7 on the stand side and the closing part 37 being fastened in the arm housing section 8 on the head side and protruding into the arm housing section 7 on the stand side ( 6 ).
  • a pneumatic cylinder With a pneumatic cylinder, the pin 36 is moved into the locking part 37 for locking or the pin 36 is moved out of the locking part 37 for unlocking.
  • the working cylinder 31 is pressurized.
  • the arm housing section 8 on the head side is in the sewing position and is unlocked ( 1 , 3 and 5 ).
  • the head-side arm housing section 8 is pivoted into a receiving position.
  • the receiving position is to be understood here as the preparatory position described above. Accordingly, the head-side arm housing section 8 is pivoted by extending the working cylinder 31 of the pivot drive 27 into the end position. This creates the distance 28 so that the sewing material to be sewn can be aligned with the gripper 13 and the lower gripper part 14 .
  • the head-side arm housing section 8 is pivoted from the receiving position into the sewing position. This is achieved by moving the working cylinder 31 of the swivel drive 27 up to the stops 34 .
  • the head-side arm housing section 8 is locked by pressurizing the working cylinder 31.
  • the head-side arm housing portion 8 is locked with the locking unit 35 before the start of sewing.
  • the pin 36 moves into the closing part 37 by means of the pneumatic cylinder.
  • At least one seam is then sewn.
  • the seam itself can be a double lockstitch, single lockstitch or double chain stitch.
  • at least one seam lying multidimensionally in space or at least one seam lying multidirectionally in one plane is sewn.
  • the head-side arm housing section 8 is unlocked.
  • the pin 36 moves out of the closing part 37 by means of the pneumatic cylinder.
  • the working cylinder 31 is then extended back into the end position, so that the arm housing section 8 on the head side is pivoted into the delivery position.
  • the delivery position is to be understood here as the preparatory position described above.
  • the distance 28 between the sewing needle 10 and the gripper 13 is increased here again, so that the sewn material can be removed.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine und eine Nähanlage mit einer Nähmaschine sowie ein Verfahren zum Nähen.
  • Eine derartige Nähmaschine sowie eine Nähanlage ist durch offenkundige Vorbenutzung der Nähmaschinen RS 562 und Nähanlage KL 500 der Anmelderin bekannt. Zudem ist eine Nähanlage 3590 vario der Anmelderin durch offenkundige Vorbenutzung bekannt.
  • Die DE 35 16 734 A1 offenbart eine Langarm-Nähmaschine mit einem schwenkbaren Nähkopf. Die CN 202247280 U beschreibt eine Nähmaschine mit kopfseitig schwenkbaren Komponenten. Die DE 44 31 318 A1 offenbart eine Nähvorrichtung mit einem Nadelsystem und einem Greifersystem. Die US 7,347,152 B1 offenbart eine Nähmaschine mit einem positionseinstellbaren Nähkopf. Die DE 102 24 001 A1 offenbart eine Nähmaschine mit einem Nähmaschinen-Kopf, der an einem Nähmaschinen-Arm in vertikaler Richtung beweglich angeordnet ist. Die WO 89/09851 A1 offenbart eine Nähmaschine mit schwenkbarer Stichbildeeinheit.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nähmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine verbesserte Zugänglichkeit und/oder Verarbeitbarkeit des Nähguts, das insbesondere auf einem Nähgut-Trägerkörper bzw. einer Nähgut-Schablone aufgebracht ist, gewährleistet wird.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Nähmaschine mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
  • Durch Verschwenken des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts in die Vorbereitungsstellung zur Aufnahme/Abgabe eines Nähgutes wird der Abstand zwischen den Stichbildungskomponenten im Nähkopf und den Stichbildungskomponenten des Gehäuse-Unterteils vergrößert, sodass die Aufnahme des Nähguts, das insbesondere auf einem Nähgut-Trägerkörper bzw. einer Nähgut-Schablone aufgebracht ist, erleichtert ist. Hierdurch wird das Risiko verringert, dass das Nähgut während des Zuführens zu den Stichbildungskomponenten bzw. beim Entfernen von den Stichbildungskomponenten beschädigt wird. Dies ist besonders bei berührungsempfindlichen Stoffen vorteilhaft. Insbesondere ist dies der Fall bei einem Nähgut bestehend aus einem Komposit umfassend mehrere Schichten, wobei eine Schicht als sogenannte Slush-Haut ausgeführt ist. Eine solche Slush-Haut kann mit einem Pulversinter-Verfahren hergestellt sein. Derartige Materialien werden vorzugsweise für Fahrzeug-Innenraumkomponenten wie zum Beispiel Armaturenbrettträger, Armlehnen, Konsolendeckel oder Türverkleidungen verwendet. In der Regel werden diese Fahrzeug-Innenraumkomponenten mit einer Ziernaht, also einer nicht einer Komponentenverbindung dienenden Naht, versehen.
  • Insbesondere kann die Positionierung eines Nähgut-Trägerkörpers an schwer zugänglichen Stellen erleichtert werden, wobei gleichzeitig das Risiko einer Beschädigung des Nähgutes verringert ist.
  • Vorteilhafterweise beträgt ein Winkel zwischen einer Längsachse des ständerseitigen Arm-Gehäuseabschnitts und einer Längsachse des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts nicht mehr als 45°, insbesondere nicht mehr als 30°, insbesondere nicht mehr als 15°.
  • Das Gelenk zwischen dem ständerseitigen Arm-Gehäuseabschnitt und dem kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitt bildet einen Übergangsbereich vom ständerseitigen Arm-Gehäuseabschnitt zum kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitt.
  • Die Nähmaschine hat eine Teleskop-Gelenkarmwelle zum Verbinden einer Antriebseinheit mit Stichbildungskomponenten im Gehäuse-Oberteil. Eine derartige Teleskop-Gelenkarmwelle stellt eine vorteilhafte und kostengünstige Ausführungsform der Nähmaschine bereit. Bevorzugt ist die Teleskop-Gelenkarmwelle als Kardanwelle ausgeführt, sodass eine Wirkverbindung zu den Stichbildungskomponenten im Gehäuse-Oberteil auch in der Vorbereitungsstellung erhalten bleibt.
  • Die Teleskop-Gelenkarmwelle hat ein ständerseitiges Armwellen-Gelenk und ein kopfseitiges Armwellen-Gelenk, wobei zwischen dem ständerseitigen und dem kopfseitigen Armwellen-Gelenk ein Teleskopelement angeordnet ist. Diese Teleskop-Gelenkarmwelle ist konstruktiv vorteilhaft. Vorteilhafterweise dient das Teleskopelement zum Ausgleich von Längenänderungen infolge der Schwenkbewegung des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts von der Nähstellung in die Vorbereitungsstellung und umgekehrt. Bevorzugt ist das Teleskopelement drehfest mit dem kopfseitigen und dem ständerseitigen Armwellen-Gelenk verbunden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das ständerseitige und/oder das kopfseitige Armwellen-Gelenk als Kreuzgelenk ausgeführt.
  • Mit einem Schwenkantrieb nach Anspruch 4 ist sichergestellt, dass die Schwenkbewegung präzise ausgeführt wird. Vorteilhafterweise ist der Schwenkantrieb aktorisch oder motorisch ausgeführt. Insbesondere ist der Schwenkantrieb ein Pneumatik-, Hydraulik- oder Elektrozylinder.
  • Der Schwenkantrieb nach Anspruch 5, ausgeführt als Pneumatikzylinder, ist konstruktiv besonders günstig. Vorteilhafterweise ist der Pneumatikzylinder als beidseitig druckluftbeaufschlagbarer Pneumatikzylinder, auch doppelwirkender Pneumatikzylinder genannt, ausgeführt.
  • Mit einer Verriegelungseinheit nach Anspruch 6 ist sichergestellt, dass der kopfseitige Arm-Gehäuseabschnitt während des Nähens in Nähstellung bleibt. Vorteilhafterweise erfolgt eine zusätzliche Sicherung des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts durch Vorspannung des Schwenkantriebes in der Nähstellung.
  • Mit der Verriegelungseinheit nach Anspruch 7 wird eine konstruktiv vorteilhafte und kostengünstige Ausführungsform bereitgestellt.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Nähanlage zum Nähen von mehrdimensional im Raum liegenden Nähten mit einer verbesserten Zugänglichkeit und/oder Verarbeitbarkeit des Nähgutsbereitzustellen.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Nähanlage mit den im Anspruch 8 angegebenen Merkmalen.
  • Vorteilhafterweise ist die Nähanlage als Roboter-Nähanlage ausgeführt. Zu dieser gehört vorzugsweise ein Roboter-Arm, mit dem die Nähmaschine beliebig gesteuert in fünf oder sechs Freiheitsgraden im Raum orientiert werden kann. Bei dieser Ausführungsform kann das Nähgut stationär an einer Halterung befestigt sein.
  • In einer vorteilhaften alternativen Ausführungsform ist der Roboter-Arm am Nähgut-Trägerkörper angeordnet, sodass das Nähgut beliebig gesteuert in fünf oder sechs Freiheitsgraden im Raum orientiert werden kann. Bei dieser Ausführungsform kann die Nähmaschine stationär befestigt sein.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Nähanlage zum Nähen von multidirektionalen in einer Ebene liegenden Nähten mit einer verbesserten Zugänglichkeit und/oder Verarbeitbarkeit des Nähguts bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Nähanlage mit den im Anspruch 9 angegebenen Merkmalen.
  • Insbesondere ist die Nähanlage als CNC-Nähanlage ausgeführt.
  • Vorteilhafterweise ist die Nähanlage als programmierbarer Großfeld-Nähautomat ausgeführt. Bei dieser Ausführungsform befindet sich das Nähgut in einer Nähgut-Schablone. Die Nähgutschablone wird entsprechend der zu bildenden Naht auf einem Nähtisch verschoben.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Nähen von mehrdimensional im Raum liegenden Nähten oder von multidirektional in einer Ebene liegenden Nähten bereitzustellen, bei dem die Zugänglichkeit des Nähguts verbessert ist.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen.
  • In Vorbereitungsstellung ist der Abstand zu den Stichbildungskomponenten im Gehäuse-Oberteil und im Gehäuse-Unterteil vergrößert, sodass das Risiko einer Beschädigung des Nähguts verringert ist. Diese ist besonders bei berührungsempfindlichen Stoffen vorteilhaft. Bei der Aufnahmestellung zur Aufnahme des zu nähenden Nähgutes sowie bei der Abgabestellung zur Abgabe des genähten Nähgutes kann es sich um die vorstehend im Zusammenhang mit der Nähmaschine bereits erläuterte Vorbereitungsstellung handeln.
  • Bei einem Verfahren nach Anspruch 11 wird sichergestellt, dass das Nähen störungsfrei erfolgen kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. In dieser zeigen:
    • Fig. 1
    eine innere Details preisgebende Seitenansicht einer Nähmaschine einer Nähanlage zum Nähen von mehrdimensional im Raum liegenden Nähten in Nähstellung;
    Fig. 2
    vergrößert einen kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitt und teilweise einen ständerseitigen ArmGehäuseabschnitt der Nähmaschine nach Fig. 1;
    Fig. 3
    eine weitere innere Details preisgebende Seitenansicht einer Nähmaschine einer Nähanlage zum Nähen von mehrdimensional im Raum liegenden Nähten in Vorbereitungsstellung;
    Fig. 4.
    vergrößert eine Darstellung des kopfseitigen ArmGehäuseabschnitts und teilweise des ständerseitigen Arm-Gehäuseabschnitts der Nähmaschine in Vorbereitungsstellung nach Fig. 3;
    Fig. 5
    eine wiederum vergrößerte, innere Details preisgebende Ansicht des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts im entriegelten Zustand der Nähmaschine nach Fig. 1; und
    Fig. 6
    eine Ansicht des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts nach Fig. 5 im verriegelten Zustand.
  • Die Figuren 1 bis 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel für eine Nähanlage mit einer Nähmaschine 1, die in einer nicht dargestellten Roboter-Nähanlage verwendet wird. Die Nähmaschine 1 ist in anderen Nähanlagen wie zum Beispiel einem Großfeld-Nähautomat, insbesondere einer CNC-Nähanlage, zum Nähen von multidirektionalen in einer Ebene liegenden Nähten einsetzbar.
  • Die in den Figuren 1 bis 6 im Detail dargestellte Nähmaschine 1 für die Roboter-Nähanlage dient zum Nähen von im Raum liegenden Nähten, insbesondere von nicht eben dreidimensional im Raum liegenden Nähten. Ein Anwendungsbeispiel für die Nähanlage ist das Anbringen von Ziernahtapplikationen im Innenraum von Fahrzeugen, beispielsweise an Instrumententafeln, Türverkleidungen oder Armauflagen. Bevorzugt bestehen diese Fahrzeug-Innenraumkomponenten aus sogenannten Slush-Häuten, die mit einem Pulversinter-Verfahren hergestellt sind. Zur Roboter-Nähanlage gehört ein nicht dargestellter Roboter-Arm, mit dem die Nähmaschine 1 beliebig gesteuert in fünf oder sechs Freiheitsgraden im Raum orientiert werden kann.
  • Zur Erleichterung von Lagebeziehungen ist in den Figuren jeweils ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben. Die x-Achse steht senkrecht auf der Zeichenebene der Figur 1 und läuft in diese hinein. Die y-Richtung verläuft in der Figur 1 nach links und die z-Richtung verläuft in der Figur 1 nach oben.
  • Die Nähmaschine in Fig. 1 befindet sich in Nähstellung zum Nähen von mehrdimensional im Raum liegenden Nähten. Die Nähmaschine 1 mit einem Nähmaschinengehäuse 2 weist einen C-förmigen Grundaufbau mit einem Gehäuse-Unterteil 3, einem Gehäuse-Oberteil 4 und einem das Gehäuse-Unterteil 3 und das Gehäuse-Oberteil 4 verbindenden Ständer 5 auf. Das Gehäuse-Unterteil 3 und das Gehäuse-Oberteil 4 verlaufen längs der y-Richtung. Der Ständer 5 verläuft längs der z-Richtung.
  • Das Gehäuse-Oberteil 4 mit einem Nähkopf 6 ist längs der y-Richtung in einen ständerseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 7 und einen kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 8 unterteilt. Im kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 8 sind Stichbildungskomponenten wie zum Beispiel eine Nadelstange 9 und hieran angebrachte, angedeutete Nähnadeln 10 vorgesehen. Zudem ist eine an sich bekannte Stichlängen-Stellvorrichtung 11 und eine an sich bekannte Nadeltransport-Vorrichtung 12 im kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 8 vorgesehen.
  • Als weitere Stichbildungskomponente dient ein Greifer 13, der an einem Greifer-Unterteil 14 synchron mit der Nähnadel 10 zur Stichbildung angetrieben ist. Der Greifer 13 wird im Wesentlichen von einer Stichplatte 39 verdeckt. Das Greifer-Unterteil 14 bildet längs der z-Achse eine Säule der Nähmaschine 1. Das Greifer-Unterteil 14 ist am kopfseitigen Ende des Gehäuse-Unterteils 3 angeordnet. Sowohl im Greifer-Unterteil 14 als auch im Gehäuse-Unterteil 3 sind nicht dargestellte Greifer-Antriebskomponenten vorgesehen. Zudem weist das Greifer-Unterteil 14 zwei Hebel 40 auf. Letztere dienen zur Übertragung einer Bewegung an einem nicht näher dargestellten Greifer-Gelenk.
  • Aufgrund der Säulengestaltung des Greifer-Unterteils 14 ist ein Stichbildungsbereich, in dem die Naht mit der Nähmaschine 1 erzeugt wird, von allen Seiten her frei zugänglich.
  • Über einen nicht dargestellten Antriebsmotor mit einer Antriebswelle wird eine Drehbewegung erzeugt, sodass die Stichbildungskomponenten, also die Nadelstange 9 mit der Nadel 10 und der Greifer 13, in bekannter Weise angetrieben werden. Über einen Zahnriemen 15 wird die Drehbewegung auf eine Teleskop-Gelenkarmwelle 16 im Gehäuse-Oberteil 4 und auf eine Unterarmwelle 17 im Gehäuse-Unterteil 3 übertragen. Die Unterarmwelle 17 steht mit weiteren Greifer-Antriebskomponenten in Wirkverbindung mit dem Greifer 13. Hierzu kämmt der Zahnriemen 15 ein Teleskop-Oberarmwellenzahnrad 18 und ein Unterarmwellenzahnrad 19.
  • Die Teleskop-Gelenkarmwelle 16 erstreckt sich längs der y-Richtung im Gehäuse-Oberteil 4 und weist ein ständerseitiges Armwellen-Gelenk 20, ein kopfseitiges Armwellen-Gelenk 21 und ein zwischen diesen angeordnetes Teleskopelement 22 auf. Letzteres ist als drehfeste Verbindung ausgeführt, sodass eine Übertragung der Drehbewegung der Teleskop-Gelenkarmwelle 16 auf die Stichbildungskomponenten, insbesondere der Stichlängen-Stellvorrichtung 11 gewährleistet ist. Das ständerseitige und das kopfseitige Armwellen-Gelenk 20, 21 ist als Kreuzgelenk, auch Kardangelenk genannt, ausgeführt. Mit anderen Worten ist die Teleskop-Gelenkarmwelle 16 als Präzisionsgelenkwelle, die auch als Kardanwelle bezeichnet werden kann, ausgeführt. Hierdurch ist eine DrehmomentÜbertragung mit einem geknickten Wellenstrang möglich.
  • Im Übergangsbereich vom ständerseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 7 und dem kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 8 ist ein Gelenk 23 angeordnet. Das Gelenk 23 weist eine Gelenkachse 24 auf, die sich längs der x-Richtung erstreckt (Fig. 6). Das Gelenk 23 ist an einer oberen Gehäusewand 25 des Gehäuse-Oberteils 4 im Bereich des ständerseitigen Arm-Gehäuseabschnitts 7 angebracht und über eine Gelenkbrücke 26 mit dem kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 8 verbunden.
  • Über einen Schwenkantrieb 27 wird der kopfseitige Arm-Gehäuseabschnitt 8 um die Gelenkachse 24 von der Nähstellung in eine Vorbereitungsstellung zur Aufnahme/Abgabe eines Nähgutes geschwenkt (Fig. 3 und 4). Der Schwenkantrieb 27 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Pneumatikzylinder ausgeführt.
  • In Vorbereitungsstellung wird das Nähgut, das auf einem Nähgut-Trägerkörper bzw. einer Nähgut-Schablone aufgebracht ist, je nach Verfahrensstadium gegenüber den Stichbildungskomponenten positioniert bzw. entfernt. Somit ist die Vorbereitungsstellung je nach Verfahrensstadium als eine Aufnahmestellung oder als eine Abgabestellung zu verstehen.
  • In Vorbereitungsstellung wird ein Abstand 28 von Stichbildungskomponenten, insbesondere der Nähnadel 10, des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts 8 zu den Stichbildungskomponenten, insbesondere dem Greifer 13 bzw. der Stichplatte 39, des Gehäuse-Unterteils 3 in y- und z-Richtung vergrößert (Fig. 3). Hierdurch wird die Aufnahme bzw. Abgabe des Nähguts erleichtert, welches insbesondere auf einem Nähgut-Trägerkörper bzw. einer Nähgut-Schablone aufgebracht ist.
  • Der Schwenkantrieb 27 weist ein ständerseitiges Radiallager 29 und ein kopfseitiges Radiallager 30 auf, wobei das ständerseitige Radiallager 29 im ständerseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 7 und das kopfseitige Radiallager 30 im kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 8 vorgesehen ist. Das ständerseitige und das kopfseitige Radiallager 29, 30 sind durch einen teilweise dargestellten Arbeitszylinder 31 verbunden (vgl. Fig. 3). Die Schwenkbewegung von der Nähstellung in die Vorbereitungsstellung wird durch den Schwenkantrieb 27 derart ausgeführt, dass der Arbeitszylinder 31 in eine Endlage ausgefahren wird. Infolge der Schwenkbewegung wird das kopfseitige Radiallager 30 in y- und in z-Richtung verschoben.
  • Während der Schwenkbewegung von der Nähstellung in die Vorbereitungsstellung wird der kopfseitige Arm-Gehäuseabschnitt 8 gegenüber dem ständerseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 7 bis zu 40° verschwenkt. Hierdurch entsteht ein dreiecksförmiger Raum 32, wobei die Verbindung zwischen der Teleskop-Gelenkarmwelle 16 und der Stichlängen-Stellvorrichtung 11 im kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 8 erhalten bleibt. Dies wird dadurch erreicht, dass das Teleskopelement 22 von einer eingefahrenen Stellung in eine ausgefahrene Stellung überführt wird. In dieser Stellung ist das kopfseitige Armwellen-Gelenk 21 in y-Richtung verschoben. Gleichzeitig ist ein Teilabschnitt der Teleskop-Gelenkarmwelle 16, welcher mit der Stichlängen-Stellvorrichtung 11 in Wirkverbindung steht, angewinkelt.
  • Der entstandene dreiecksförmige Raum 32 wird durch eine angedeutete Abdeckung 33 abgedeckt. Hierdurch wird ein Eindringen von Staub verhindert. Zudem wird eine durch den dreiecksförmigen Raum 32 gebildete Gefahrenstelle für die zumindest bereichsweise freiliegenden Komponenten, insbesondere der Teleskop-Gelenkarmwelle 16, minimiert bzw. eliminiert.
  • Eine Schwenkbewegung des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts 8 von der Vorbereitungsstellung in die Nähstellung wird von dem Schwenkantrieb 27 derart ausgeführt, dass der Arbeitszylinder 31 bis zum Erreichen von Anschlägen 34 eingefahren wird. Entsprechend wird der Raum 32 geschlossen und der Abstand 28 verringert. Der kopfseitige Arm-Gehäuseabschnitt 8 ist in Nähstellung.
  • Zum Sichern des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts 8 in Nähstellung während des Nähens ist eine Verriegelungseinheit 35 vorgesehen (Fig. 5 und 6). Diese umfasst einen Zapfen 36 und ein Schließteil 37, wobei der Zapfen 36 im ständerseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 7 angeordnet ist und das Schließteil 37 im kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 8 befestigt ist und in Nähstellung in den ständerseitigen Arm-Gehäuseabschnitt 7 hineinragt (Fig. 6). Mit einem Pneumatikzylinder wird der Zapfen 36 zum Verriegeln ins Schließteil 37 gefahren bzw. zum Entriegeln wird der Zapfen 36 aus dem Schließteil 37 gefahren. Zum zusätzlichen Sichern des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts 8 in Nähstellung während des Nähens wird der Arbeitszylinder 31 mit Druck beaufschlagt.
  • Nachfolgend wird ein Verfahren zum Nähen von mehrdimensional im Raum liegenden Nähten näher beschrieben. Hierzu sei angemerkt, dass das Verfahren unabhängig von der Nähanlage ähnlich ist.
  • Zunächst befindet sich der kopfseitige Arm-Gehäuseabschnitt 8 in Nähstellung und ist entriegelt (Fig. 1, 3 und 5). Zur Aufnahme eines zu nähenden Nähguts, das insbesondere auf einem Nähgut-Trägerkörper aufgebracht ist, wird der kopfseitige Arm-Gehäuseabschnitt 8 in eine Aufnahmestellung verschwenkt. Unter der Aufnahmestellung ist hier die oben beschriebene Vorbereitungsstellung zu verstehen. Demnach erfolgt die Verschwenkung des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts 8 durch Ausfahren des Arbeitszylinders 31 des Schwenkantriebs 27 in die Endlage. Hierdurch entsteht der Abstand 28, sodass das zu nähende Nähgut zu dem Greifer 13 und dem Greifer-Unterteil 14 ausgerichtet werden kann.
  • Ist das zu nähende Nähgut ausgerichtet, erfolgt ein Verschwenken des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts 8 von der Aufnahmestellung in die Nähstellung. Dies wird durch ein Fahren des Arbeitszylinders 31 des Schwenkantriebs 27 bis zu den Anschlägen 34 erreicht.
  • In der Stellung erfolgt eine Zuhaltung des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts 8 durch Druckbeaufschlagung des Arbeitszylinders 31.
  • Zusätzlich wird vor Start des Nähens der kopfseitige Arm-Gehäuseabschnitt 8 mit der Verriegelungseinheit 35 verriegelt. Hierzu fährt der Zapfen 36 mittels des Pneumatikzylinders in das Schließteil 37 ein. Anschließend erfolgt ein Nähen mindestens einer Naht. Die Naht selbst kann als Doppel-Steppstich, Einfach-Steppstich oder Doppel-Kettenstich ausgeführt sein. Je nach Nähanlage erfolgt ein Nähen mindestens einer mehrdimensional im Raum liegenden Naht oder mindestens einer multidirektional in einer Ebene liegenden Naht.
  • Nach Abschluss des Nähens wird der kopfseitige Arm-Gehäuseabschnitt 8 entriegelt. Hierzu fährt der Zapfen 36 mittels des Pneumatikzylinders aus dem Schließteil 37 heraus.
  • Danach wird der Arbeitszylinder 31 wieder in die Endlage ausgefahren, sodass der kopfseitige Arm-Gehäuseabschnitt 8 in die Abgabestellung verschwenkt wird. Unter der Abgabestellung ist hier die oben beschriebene Vorbereitungsstellung zu verstehen. Entsprechend ist hier wieder der Abstand 28 zwischen der Nähnadel 10 und dem Greifer 13 vergrößert, sodass das genähte Nähgut entnommen werden kann.
  • Je nach Anwendung kann nun ein neues zu nähendes Nähgut positioniert werden.

Claims (11)

  1. Nähmaschine mit einem Nähmaschinengehäuse (2), aufweisend
    - ein Gehäuse-Unterteil (3),
    - ein Gehäuse-Oberteil (4) mit einem Nähkopf (6) und
    - einen Ständer (5), der das Gehäuse-Unterteil (3) mit dem Gehäuse-Oberteil (4) verbindet,
    wobei das Gehäuse-Oberteil (4) aufweist
    - einen ständerseitigen Arm-Gehäuseabschnitt (7),
    - einen kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitt (8) und
    - ein Gelenk (23) zwischen dem ständerseitigen Arm-Gehäuseabschnitt (7) und dem kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitt (8),
    wobei das Gelenk (23) derart angeordnet ist, dass der kopfseitige Arm-Gehäuseabschnitt (8) zwischen einer Vorbereitungsstellung zur Aufnahme und/oder Abgabe von Nähgut und einer Nähstellung zum Nähen des Nähgutes verschwenkbar ist, gekennzeichnet durch eine Teleskop-Gelenkarmwelle (16) zum Verbinden einer Antriebseinheit mit Stichbildungskomponenten im Gehäuse-Oberteil (4), wobei die Teleskop-Gelenkarmwelle (16) ein ständerseitiges Armwellen-Gelenk (20) und ein kopfseitiges Armwellen-Gelenk (21) aufweist und zwischen dem ständerseitigen und dem kopfseitigen Armwellen-Gelenk (20, 21) ein Teleskopelement (22) angeordnet ist.
  2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teleskop-Gelenkarmwelle (16) als Kardanwelle ausgeführt ist.
  3. Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Teleskopelement (22) drehfest mit dem kopfseitigen Armwellen-Gelenk (21) und dem ständerseitigen Armwellen-Gelenk (20) verbunden ist.
  4. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gekennzeichnet durch einen Schwenkantrieb (27), mit dem der kopfseitige Arm-Gehäuseabschnitt (8) in die Vorbereitungsstellung oder die Nähstellung verschwenkt werden kann.
  5. Nähmaschine nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkantrieb (27) ein Schwenk-Pneumatikzylinder ist.
  6. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gekennzeichnet durch eine Verriegelungseinheit (35) zum Halten des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnittes (8) in Nähstellung während des Nähens.
  7. Nähmaschine nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungseinheit (35) einen Verriegelungs-Pneumatikzylinder aufweist.
  8. Nähanlage zum Nähen von mehrdimensional im Raum liegenden Nähten mit einer Nähmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Nähanlage zum Nähen von multidirektionalen in einer Ebene liegenden Nähten mit einer Nähmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  10. Verfahren zum Nähen von mehrdimensional im Raum liegenden Nähten oder von multidirektionalen in einer Ebene liegenden Nähten mit den Verfahrensschritten
    - Bereitstellen einer Nähanlage nach Anspruch 8 oder 9,
    - Schwenken des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts (8) in eine Aufnahmestellung zur Aufnahme des zu nähenden Nähgutes,
    - Schwenken des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts (8) in eine Nähstellung,
    - Nähen mindestens einer Naht in der Nähstellung und
    - Schwenken des kopfseitigen Arm-Gehäuseabschnitts (8) in eine Abgabestellung zur Abgabe des genähten Nähgutes.
  11. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass der kopfseitige Arm-Gehäuseabschnitt (8) vor dem Nähen verriegelt oder nach dem Nähen entriegelt wird.
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