WO2008037570A1 - Stickkopf - Google Patents

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WO2008037570A1
WO2008037570A1 PCT/EP2007/059235 EP2007059235W WO2008037570A1 WO 2008037570 A1 WO2008037570 A1 WO 2008037570A1 EP 2007059235 W EP2007059235 W EP 2007059235W WO 2008037570 A1 WO2008037570 A1 WO 2008037570A1
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WO
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needle bar
embroidery head
head according
drive
embroidery
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Application number
PCT/EP2007/059235
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English (en)
French (fr)
Inventor
Detlef Goergens
Original Assignee
Schaeffler Kg
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Publication date
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    • 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
    • D05C—EMBROIDERING; TUFTING
    • D05C11/00—Devices for guiding, feeding, handling, or treating the threads in embroidering machines; Machine needles; Operating or control mechanisms therefor
    • D05C11/02—Machine needles
    • D05C11/06—Needle-driving or control mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a suitable for an embroidery machine embroidery head with a needle bar drive.
  • An embroidery head of an embroidery machine is known for example from DE 197 24 425 A1.
  • Several needle drives of this embroidery machine are each connected to a parallel to the longitudinal carriers guided by the embroidery machine driven main shaft.
  • the drive arrangement of the embroidery head in each case has an externally toothed gear wheel arranged on the driven main shaft and a second externally toothed gear wheel arranged on a balancing shaft aligned parallel to the main shaft, wherein the intermeshing gear wheels are each provided with a balancing mass.
  • mass balancing of the first order is to be achieved with no horizontally directed oscillations caused by transverse forces.
  • the needle bar drive of the embroidery machine according to DE 197 24 425 A1 constructed consuming.
  • the invention has for its object to provide an improved over the prior art, particularly compact design, embodying a needle bar drive embroidery head.
  • an embroidery head with the features of claim 1.
  • This embroidery head has to drive a needle bar to an electric direct drive, the rotor is firmly connected to the needle bar.
  • the direct drive of the needle bar has the advantage of virtually maintenance-free and wear-free operation.
  • the achievable embroidery speed is increased and energy consumption is reduced. This applies both in the design of the electric direct drive as a reluctance motor and in execution as a permanent magnet linear motor.
  • the rotor of the electric direct drive is formed cylindrically and arranged in a hollow cylindrical stator.
  • the symmetry axis of the rotor and the stator coincides with the axis of symmetry of the needle bar.
  • the rotor is preferably equipped with a plurality of annular permanent magnets, which cooperate with energizable stator windings.
  • the permanent magnets of the rotor, which are arranged as well as the windings of the stator symmetrical to the predetermined by the needle bar straight lines are mounted on a rigidly connected to the needle bar holding member.
  • this holding element is preferably formed as a hollow cylinder.
  • the wall of the retaining element is broken, in particular in the form of a perforation.
  • Figure 1 shows an embroidery head with a needle bar drive in the form of a permanent magnet excited linear motor
  • FIG. 2 shows a reluctance motor as a needle bar drive in an embroidery machine.
  • FIG. 1 shows an embroidery head 1 of an embroidery machine which has a needle bar drive 3 designed as an electric direct drive for driving a needle bar 2.
  • the electric direct drive 3 is realized in the form of a permanent magnet-excited linear motor 4.
  • the linear motor 4 is composed of a hollow cylindrical stator 5 and guided in this substantially cylindrical rotor 6, on which the needle bar 2 is fixed.
  • the symmetry axis of the stator 5 and of the rotor 6 coincides with a straight line G defined by the needle bar 2.
  • the entire rotor 6 is traversed centrally by a holding element 7 receiving the needle bar 2. In that region in which the holding element 7 dips into the stator 5, it is surrounded by annular permanent magnets 8.
  • the wall 10 of the hollow cylindrical support member 7 is broken in this area in the form of a perforation 9.
  • the holding element 7 has a closed wall 10 in the region not surrounded by ring magnets 8.
  • the annular permanent magnets 8 of the rotor 6 cooperate with energizable windings 1 1 of the stator 5, wherein between stator 5 and rotor 6 an air gap 12 is formed.
  • the stator 5 may also have permanent magnets.
  • the lift movement H of the needle bar 2, which can be effected by the needle bar drive 3, is indicated in FIG. 1 by a double arrow.
  • the needle bar drive 3 is suitable for generating accelerations up to 200 m / s 2 and speeds of 3 m / s. At 1000 strokes per minute and a stroke of 45 mm, the force generated by the needle bar drive 3 is up to 50 N.
  • the needle bar drive 3 of an embroidery head not shown here is designed as a reluctance motor 13.
  • the stator 5 not the stator 5, but the rotor 6 is energized in this case.
  • a reluctance motor 13 with powered stator 5 can be realized.
  • the hollow cylindrical stator 5 has annular grooves which are visible in the illustrated cross section as a toothing 14.
  • the rotor 6 rigidly connected to the needle bar 2 has both permanent magnets 8 and windings 11 which can be energized and which are suitable for amplifying or weakening the magnetic flux generated by the permanent magnets 8.
  • the rotor 6 Similar to the stator 5, the rotor 6 also has a tooth structure 15. When the winding 1 1 is energized, the tooth structure 15 endeavors to align itself relative to the toothing 14 in such a way that the greatest possible magnetic flux is achieved in the sense of the reluctance principle. By changing the energization of different windings 11, the rotor 6 is displaceable relative to the stator 5 in defined steps.
  • the time course of the lifting movement H of the needle bar 2 can thus be designed arbitrarily.
  • the frequency and amplitude of the lifting movement H are freely adjustable. For example, it is possible to set successive strokes for different deflections and / or clock frequencies. Such variability is not achievable with conventional geared nail pole drives. If a complete embroidery machine has a plurality of needle bar drives 3 according to FIG. 1 and / or according to FIG. 2, their movement sequences can be electronically synchronized. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Ein Stickkopf weist eine Nadelstange (2) sowie einen zu deren Antrieb vorgesehenen Nadelstangenantrieb (3) auf, wobei der Nadelstangenantrieb (3) als elektrischer Direktantrieb mit einem fest mit der Nadelstange (2) verbundenen Läufer (6) ausgebildet ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Stickkopf
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen für eine Stickmaschine geeigneten Stickkopf mit einem Nadelstangenantrieb.
Hintergrund der Erfindung
Ein Stickkopf einer Stickmaschine ist beispielsweise aus der DE 197 24 425 A1 bekannt. Mehrere Nadelantriebe dieser Stickmaschine sind jeweils an eine parallel zur längs laufenden Trägern durch die Stickmaschine geführte angetriebene Hauptwelle angeschlossen. Zum vollständigen Massenausgleich ist vor- gesehen, das die Antriebsanordnung des Stickkopfes jeweils ein auf der angetriebenen Hauptwelle angeordnetes, außenverzahntes Zahnrad sowie ein auf einer parallel zur Hauptwelle ausgerichteten Ausgleichswelle angeordnetes zweites außenverzahntes Zahnrad aufweist, wobei die ineinander greifenden Zahnräder jeweils mit einer Ausgleichsmasse versehen sind. Damit soll insbe- sondere ein Massenausgleich 1. Ordnung erzielt werden, wobei keine durch Querkräfte verursachten horizontal gerichteten Schwingungen auftreten. Insgesamt ist der Nadelstangenantrieb der Stickmaschine nach der DE 197 24 425 A1 aufwendig aufgebaut.
Aufgabe der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten, besonders kompakt aufgebauten, einen Nadelstangenantrieb umfassenden Stickkopf anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stickkopf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Dieser Stickkopf weist zum Antrieb einer Nadelstange einen elektrischen Direktantrieb auf, dessen Läufer fest mit der Nadelstange verbunden ist. Der Direktantrieb der Nadelstange hat zusätzlich zu seinem kompakten Aufbau den Vorteil eines praktisch wartungsfreien und ver- schleißfreien Betriebes. Zudem ist im Vergleich zu konventionellen Nadelstangenantrieben die erreichbare Stickgeschwindigkeit erhöht und der Energie- verbrauch gesenkt. Dies gilt sowohl bei Ausbildung des elektrischen Direktantriebs als Reluktanzmotor als auch bei Ausführung als permanentmagneterregter Linearmotor.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Läufer des elektrischen Direktantriebs zy- lindrisch ausgebildet und in einem hohlzylindrischen Stator angeordnet. Die Symmetrieachse des Läufers und des Stators stimmt dabei mit der Symmetrieachse der Nadelstange überein. Der Läufer ist vorzugsweise mit mehreren ringförmigen Permanentmagneten bestückt, die mit bestrombaren Statorwicklungen zusammenwirken. Die Permanentmagnete des Läufers, welche ebenso wie die Wicklungen des Stators symmetrisch zur durch die Nadelstange vorgegebenen Geraden angeordnet sind, sind auf einem starr mit der Nadelstange verbunden Halteelement befestigt. In stabiler und zugleich leichter Bauweise ist dieses Halteelement vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist die Wandung des Halteelements durchbrochen, insbe- sondere in Form einer Lochung.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen: Kurze Beschreibung der Zeichnung
Figur 1 Einen Stickkopf mit einem Nadelstangenantrieb in Form eines permanentmagneterregten Linearmotors, und
Figur 2 einen Reluktanzmotor als Nadelstangenantrieb in einer Stickmaschine.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die Figur 1 zeigt einen Stickkopf 1 einer Stickmaschine, welche zum Antrieb einer Nadelstange 2 einen als elektrischen Direktantrieb ausgebildeten Nadelstangenantrieb 3 aufweißt. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist der elektrische Direktantrieb 3 in Form eines permanentmagneterregten Linearmotors 4 realisiert. Der Linearmotor 4 setzt sich zusammen aus einem hohlzylindrischen Stator 5 und einem in diesem geführten im wesentlichen zylindrischen Läufer 6, an welchem die Nadelstange 2 befestigt ist. Die Symmetrieachse des Stators 5 sowie des Läufers 6 stimmt mit einer durch die Nadelstange 2 definierten Geraden G überein.
Der gesamte Läufer 6 ist mittig durchzogen von einem die Nadelstange 2 auf- nehmenden Halteelement 7. In demjenigen Bereich, in dem das Halteelement 7 in den Stator 5 eintaucht, ist es von ringförmigen Permanentmagneten 8 umgeben. Die Wandung 10 des hohlzylindrischen Halteelements 7 ist in diesem Bereich in Form einer Lochung 9 durchbrochen. Dagegen weist das Halteelement 7 in dem nicht von Ringmagneten 8 umgebenen Bereich eine geschlos- sene Wandung 10 auf.
Die ringförmigen Permanentmagnete 8 des Läufers 6 wirken mit bestrombaren Wicklungen 1 1 des Stators 5 zusammen, wobei zwischen Stator 5 und Läufer 6 ein Luftspalt 12 gebildet ist. Zusätzlich zu den Wicklungen 1 1 kann der Stator 5 auch Permanentmagnete aufweisen. Die durch den Nadelstangenantrieb 3 bewirkbare Hubbewegung H der Nadelstange 2 ist in Figur 1 mit einem Doppelpfeil angedeutet. Der Nadelstangenantrieb 3 ist geeignet, Beschleunigungen bis 200 m/s2 und Geschwindigkeiten von 3 m/s zu erzeugen. Bei 1000 Hüben pro Minute und einem Hub von 45 mm beträgt die vom Nadelstangenantrieb 3 erzeugte Kraft bis zu 50 N.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist der Nadelstangenantrieb 3 eines hier nicht weiter dargestellten Stickkopfes als Reluktanzmotor 13 ausgebildet. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist in diesem Fall nicht der Stator 5, sondern der Läufer 6 bestromt. Ebenso ist jedoch auch ein Reluktanzmotor 13 mit bestromtem Stator 5 realisierbar.
In der Anordnung nach Figur 2 weist der hohlzylindrische Stator 5 Ringnuten auf, die im dargestellten Querschnitt als Zahnung 14 sichtbar sind. Der starr mit der Nadelstange 2 verbundene Läufer 6 weist sowohl Permanentmagnete 8 als auch bestrombare Wicklungen 1 1 auf, welche geeignet sind, den durch die Permanentmagnete 8 erzeugten magnetischen Fluss zu verstärken oder zu schwächen. Ähnlich wie der Stator 5 weist auch der Läufer 6 eine Zahnstruktur 15 auf. Wird die Wicklung 1 1 bestromt, so ist die Zahnstruktur 15 bestrebt, sich derart relativ zur Zahnung 14 auszurichten, das im Sinne des Reluktanzprinzips der größtmöglichen magnetische Fluss erreicht wird. Durch Änderung der Bestromung verschiedener Wicklungen 11 ist der Läufer 6 in definier- ten Schritten relativ zum Stator 5 verschiebbar. Der zeitliche Verlauf der Hubbewegung H der Nadelstange 2 kann somit beliebig gestaltet werden. Insbesondere sind Frequenz und Amplitude der Hubbewegung H frei einstellbar. E- benso ist es beispielsweise möglich, aufeinander folgende Hübe auf unterschiedliche Auslenkungen und/oder Taktfrequenzen einzustellen. Eine derartige Variabilität ist mit konventionellen, mit Getrieben arbeitenden Nagelstangenantrieben nicht erzielbar. Weist eine komplette Stickmaschine mehrere Nadelstangenantriebe 3 gemäß Figur 1 und/oder gemäß Figur 2 auf, so sind deren Bewegungsabläufe elektronisch synchronisierbar. Bezugszeichenliste
1 Stickkopf
2 Nadelstange
3 Nadelstangenantrieb
4 permanentmagneterregter Linearmotor
5 Stator
6 Läufer
7 Halteelement
8 Permanentmagnet
9 Lochung
10 Wandung
11 Wicklung
12 Luftspalt
13 Reluktanzmotor
14 Zahnung
15 Zahnstruktur
G Gerade
H Hubbewegung

Claims

Patentansprüche
1. Stickkopf, mit einer Nadelstange (2) sowie einem zu deren Antrieb vorgesehene Nadelstangenantrieb (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Na- delstangenantrieb (3) als elektrischer Direktantrieb mit einem fest mit der
Nadelstange (2) verbunden Läufer (6) ausgebildet ist.
2. Stickkopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (6) zylindrisch ausgebildet und in einem hohlzylindrischen Stator (5) angeord- net ist.
3. Stickkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der e- lektrische Direktantrieb (3) einen Reluktanzmotor (13) umfasst.
4. Stickkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Direktantrieb (3) einen permanentmagneterregten Linearmotor (4) umfasst.
5. Stickkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (6) des Linearmotors (4) Permanentmagnete (8) aufweist, welche mit bestrom- baren Wicklungen (11 ) des Stators (5) zusammenwirken.
6. Stickkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (8) ringförmig, symmetrisch zu einer durch die Längsachse der Nadelstange (2) verlaufenden Gerade (G) ausgebildet sind.
7. Stickkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (8) auf einem starr mit der Nadelstange (2) verbunden Halteelement (7) befestigt sind.
8. Stickkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (7) rohrförmig, mit einer einen Hohlzylinder beschreibenden Wandung (10) ausgebildet ist.
9. Stickkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (10) des Halteelements (7) gelocht ist.
10. Stickmaschine mit einem Stickkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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