DE102015007998A1 - Device and method for penetrating a planar, preferably limp body - Google Patents

Abstract

Beschrieben und dargestellt ist eine Vorrichtung zum Durchdringen, insbesondere Schneiden oder Durchstechen, eines flächenhaften, biegeschlaffen Körpers, oder Körperabschnitts, wie einer Tierhaut oder eines Textils, umfassend eine, vorzugsweise oberhalb einer Auflagefläche für den Körper höhenverstellbar angeordnete Durchdringungseinheit, welche von einem Antrieb zur Erzeugung einer Hubbewegung oszillierend angetrieben wird. Die Besonderheit besteht darin, dass der Antrieb als elektrodynamischer Linearantrieb ausgebildet ist, vorzugsweise derart, dass der Hubweg und/oder die Hubfrequenz durch das elektrische Steuersignal des Antriebs regulierbar sind.Described and illustrated is a device for penetrating, in particular cutting or piercing, a planar, limp body, or body portion, such as an animal skin or a textile comprising a, preferably above a support surface for the body height adjustable arranged penetration unit, which from a drive for generating a reciprocating motion is driven to oscillate. The special feature is that the drive is designed as an electrodynamic linear drive, preferably such that the stroke and / or the stroke frequency can be regulated by the electrical control signal of the drive.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt eine Vorrichtung zum Durchdringen, insbesondere Schneiden oder Durchstechen eines flächenhaften, vorzugsweise biegeschlaffen Körpers, wie einer Tierhaut oder eines Textils, und ein entsprechendes Durchdringungsverfahren.According to a first aspect, the present invention relates to a device for penetrating, in particular cutting or puncturing a planar, preferably limp body, such as an animal skin or a textile, and a corresponding penetration method.

Durchdringungsvorrichtungen, also Schneidevorrichtungen oder Nähvorrichtungen, weisen grundsätzlich einen Mechanismus auf, welcher eine (beispielsweise als Messer oder Nadel ausgebildete) Durchdringungseinheit den zu bearbeitenden Körper (durch eine Auf- und Niederbewegung) durchdringen lassen kann. Dieser sogenannte Hub wird bei einer typischen Vorrichtung des Standes der Technik üblicherweise über einen rotatorischen Elektromotor erreicht, welchem ein mechanisches Getriebe zur Erzeugung der Hubbewegung der Durchdringungseinheit zugeordnet ist. Hierbei kann der Elektromotor über einen Kurbeltrieb oder über einen Exzenter-Nocken auf einen Schlitten einwirken, an welchem die Durchdringungseinheit (in Form eines Messers) angeordnet ist.Penetration devices, ie cutting devices or sewing devices, basically have a mechanism which allows a penetrating unit (formed, for example, as a knife or needle) to penetrate the body to be processed (by an up and down movement). This so-called stroke is usually achieved in a typical device of the prior art via a rotary electric motor, which is associated with a mechanical transmission for generating the lifting movement of the penetration unit. In this case, the electric motor can act on a carriage via a crank mechanism or via an eccentric cam, on which the penetration unit (in the form of a knife) is arranged.

Diese mechanischen Getriebe weisen allerdings den Nachteil einer, mangelnden Flexibilität auf, da der Hub nicht ohne weiteres verstellbar ist, und in vielen der Anwendungsfälle bestehen Platzprobleme, da der Antriebsmotor typischerweise einen 90°-Versatz zum eigentlichen Getriebe aufweist.However, these mechanical transmission have the disadvantage of lack of flexibility, since the stroke is not readily adjustable, and in many of the applications there are space problems, since the drive motor typically has a 90 ° offset to the actual transmission.

Alternativ sind Vorrichtungen bekannt, bei welchen der Hub pneumatisch erzeugt wird, wobei hierbei jedoch insbesondere die erzielte Hub-Frequenz durch die Gas- und Schaltgeschwindigkeiten begrenzt ist. Zudem bedürfen pneumatische Lösungen einer gesonderten Schmierung und unterliegen insbesondere einer sehr großen Geräuschentwicklung.Alternatively, devices are known in which the stroke is generated pneumatically, but in this case in particular the achieved stroke frequency is limited by the gas and switching speeds. In addition, pneumatic solutions require separate lubrication and in particular are subject to a very large noise.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und/oder ein Verfahren bereitzustellen, welches ein Durchdringen von flächenhaften, vorzugsweise biegeschlaffen, Körpern bei minimierter Geräuschentwicklung und variablen Einsatzmöglichkeiten erlaubt.The invention is therefore based on the object to provide a device and / or a method which allows a penetration of planar, preferably limp, bodies with minimized noise and variable applications.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ist demnach insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als elektrodynamischer Linearantrieb, insbesondere als Tauchspulenantrieb, ausgebildet ist, vorzugsweise derart, dass der Hubweg und/oder die Hubfrequenz durch das elektrische Steuersignal des Antriebs regulierbar sind.The invention solves the stated object according to a first aspect with the features of claim 1 and is therefore characterized in particular in that the drive is designed as an electrodynamic linear drive, in particular as a plunger drive, preferably such that the stroke and / or the stroke frequency by the electrical control signal of the drive are adjustable.

Die Erfindung besteht also mit anderen Worten darin, die Relativbewegung zwischen einem (Permanent-)Magneten und einem stromdurchflossenen Leiter (insbesondere einer stromdurchflossenen Spule) zur Verlagerung eines Aktors einzusetzen, welcher (insbesondere getriebelos) mit der zu verlagernden Durchdringungseinheit verbunden ist.In other words, the invention consists in using the relative movement between a (permanent) magnet and a current-carrying conductor (in particular a current-carrying coil) for the displacement of an actuator which is connected (in particular gearless) to the penetrating unit to be displaced.

Auf diese Weise wird eine nahezu geräuschlose und hochfrequente Verlagerung der Durchdringungseinheit ermöglicht.In this way, an almost noiseless and high-frequency displacement of the penetration unit is made possible.

Ferner wird durch die Regulierung des durch die Spule geleiteten Stromes, vorzugsweise eines Wechselstromes, eine größtmögliche Variabilität der Vorrichtung insofern erreicht, als dass durch die Einstellung der Strom- bzw. Spannungsamplitude der Hub(weg) der Durchdringungseinheit auf unkomplizierte Weise, insbesondere stufenlos, einstellbar ist. Zudem kann die Frequenz der angelegten Spannung an die gewünschte Verlagerungsfrequenz der Durchdringungseinheit angepasst werden bzw. die Verlagerungsfrequenz der Durchdringungseinheit über die Frequenz des anliegenden Signals geregelt werden.Furthermore, by regulating the current conducted through the coil, preferably an alternating current, a maximum possible variability of the device is achieved in that by setting the current or voltage amplitude of the stroke (away) of the penetrating unit in a straightforward manner, in particular continuously adjustable is. In addition, the frequency of the applied voltage can be adapted to the desired displacement frequency of the penetration unit or the displacement frequency of the penetration unit can be regulated by the frequency of the applied signal.

Der lineare, insbesondere getriebelose, Antrieb der Durchdringungseinheit sorgt zudem dafür, dass die Durchdringungseinheit und der Antrieb in Linie ausgerichtet werden können, was eine platzsparende Ausbildung der gesamten Vorrichtung (insbesondere des Bearbeitungskopfes) ermöglicht. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es nicht notwendig, den Antrieb in einem 90°-Winkel zur Hauptverlagerungsrichtung der Durchdringungseinheit anzuordnen.The linear, in particular gearless, drive of the penetration unit also ensures that the penetration unit and the drive can be aligned in line, which allows a space-saving design of the entire device (in particular the machining head). In contrast to the prior art, it is not necessary to arrange the drive at a 90 ° angle to the main displacement direction of the penetration unit.

Als elektrodynamischer Linearantrieb kann gemäß der Erfindung vorzugsweise eine sogenannte Tauchspule bzw. ein Tauchspulenantrieb (auch Schwingspule genannt) eingesetzt werden. Grundsätzlich sind von der Erfindung aber auch andere elektrodynamische Linearantriebe erfasst, welche insbesondere getriebelos auf die Durchdringungseinheit einwirken.As electrodynamic linear drive according to the invention preferably a so-called plunger coil or a plunger coil drive (also called voice coil) can be used. In principle, however, other electrodynamic linear drives are also covered by the invention, which in particular act gearless on the penetration unit.

Getriebelos bedeutet im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung, dass der Aktor eines Linearantriebes unmittelbar oder mittelbar auf die Durchdringungseinheit einwirkt, ohne hierbei die von dem Antrieb bereitgestellte Kraft hinsichtlich ihrer Wirkrichtung, ihrer Übersetzung, ihres Drehmomentes oder ähnlichem wesentlich zu ändern. Vorteilhafterweise ist die Durchdringungseinheit hierbei mit dem Aktor steif oder fest verbunden, bzw. jedenfalls in Wirkrichtung oder Axialrichtung fest dem Aktor zugeordnet (wobei beispielsweise eine tangentiale Verdrehbarkeit der Durchdringungseinheit gegenüber dem Aktor selbstverständlich möglich sein kann).Gearless means in the sense of the present patent application that the actuator of a linear drive acts directly or indirectly on the penetration unit, without substantially changing the force provided by the drive in terms of their effective direction, their translation, their torque or the like. Advantageously, the penetration unit is in this case rigidly connected or rigidly connected to the actuator, or at least in the direction of action or axial direction fixedly assigned to the actuator (whereby, for example, a tangential rotatability of the penetration unit with respect to the actuator may be possible).

Vorzugsweise wird als Linearantrieb ein Antrieb eingesetzt, welcher dem Prinzip nach keine beliebige Verlängerung zulässt (wie beispielsweise ein Linearmotor), sondern bei welchem der Hub bereits dem Prinzip nach im Wesentlichen begrenzt ist, wie bei einer Tauchspule. Preferably, a drive is used as the linear drive, which in principle does not allow any extension (such as a linear motor), but in which the stroke is already essentially limited in principle, as in a plunger coil.

Als Tauchspule wird ein Antrieb verstanden, bei welchem zumindest eine von Strom durchflossene Spule in einem (Permanent-)Magnetfeld anordenbar ist und eine Relativbewegung aufgrund der Lorentzkraft erfolgt.A plunger coil is understood to be a drive in which at least one coil through which current flows can be arranged in a (permanent) magnetic field and a relative movement takes place due to the Lorentz force.

Vorzugsweise ist der (Permanent-)Magnet hierbei fest (z. B. an dem Bearbeitungskopf) angeordnet und die mindestens eine Spule relativ zu dem Magneten beweglich. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann die Spule beispielsweise (einstückig) mit dem Aktor verbunden sein.Preferably, the (permanent) magnet is fixedly arranged (eg on the machining head) and the at least one coil is movable relative to the magnet. In such an embodiment, the coil may, for example, be (integrally) connected to the actuator.

Grundsätzlich kann aber auch eine Tauchspule vorgesehen sein, bei welcher die Spule festgelegt wird und der Aktor durch eine Bewegung des Magneten verlagert wird oder hierbei sogar einen Teil des Magneten bereitstellt. Entscheidend kommt es lediglich auf die Relativbewegung zwischen Magnet und Spule an, wobei der Aktor an dem jeweils beweglichen Teil befestigt ist.In principle, however, it is also possible to provide a plunger coil, in which the coil is fixed and the actuator is displaced by a movement of the magnet or in this case even provides a part of the magnet. Crucially, it depends only on the relative movement between the magnet and the coil, wherein the actuator is attached to the respective movable part.

Der stromdurchflossene Leiter kann hierbei in geometrischer Hinsicht insbesondere außerhalb eines zentralen Magneten angeordnet sein. Alternativ kann selbstverständlich aber auch eine Konfiguration wie bei einer Lautsprecher-Tauchspule vorgesehen werden, bei welcher der stromdurchflossene Leiter innerhalb des Magneten angeordnet ist. Vorzugsweise ist jedoch in beiden Ausführungen der Aktor an der zentralsten Stelle des Antriebs vorgesehen (also radial mittig) oder wenigstens coaxial zur Mittelachse.In this case, the current-carrying conductor may in particular be arranged outside a central magnet in geometric terms. Alternatively, however, it is of course also possible to provide a configuration as in the case of a loudspeaker plunger coil, in which the current-carrying conductor is arranged inside the magnet. However, in both embodiments, the actuator is preferably provided at the most central point of the drive (ie radially in the middle) or at least coaxially with the central axis.

Je nach Konfiguration kann der Magnet beispielsweise in Axialrichtung des Aktors magnetisiert sein oder alternativ in Radialrichtung (wie bei einer Lautsprechertauchspule mit zentralem Joch).Depending on the configuration, the magnet may be magnetized in the axial direction of the actuator, for example, or alternatively in the radial direction (as in a speaker coil with a central yoke).

Erfindungsgemäß kann der Antrieb für ein oszillierendes Antreiben der Durchdringungseinheit sorgen, mithin also für ein Auf- und Abschwingen, insbesondere in vertikaler Richtung. Hierdurch wird eine Hubbewegung erzeugt, wobei als Hub(weg) der Unterschied zwischen maximal ausgefahrener Durchdringungseinheitposition und maximal eingefahrener Durchdringungseinheitposition verstanden wird. Die Durchdringungseinheit weist vorzugsweise eine Ruhelage auf, welche üblicherweise (jedenfalls in einem den Körper nicht beaufschlagenden Zustand) genau in der Mitte des Hubes angeordnet ist. Typischerweise wird die Durchdringungseinheit, und somit auch der Aktor, von einer Feder in der Ruhelage gehalten, wobei die Feder typischerweise an dem Aktor angreift oder an dem Aktor befestigt ist.According to the invention, the drive can provide for oscillating driving of the penetration unit, that is to say for swinging up and down, in particular in the vertical direction. As a result, a lifting movement is generated, wherein the stroke (away) is understood to be the difference between the maximum extended penetration unit position and the maximum retracted penetration unit position. The penetration unit preferably has a rest position, which is usually arranged (at least in a state not acting on the body) exactly in the middle of the stroke. Typically, the penetration unit, and thus also the actuator, is held in the rest position by a spring, wherein the spring typically engages the actuator or is fastened to the actuator.

Als Durchdringungseinheit wird im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Messer, vorzugsweise ein sogenanntes Cutter-Messer, angesehen. Dieses Messer kann den zu bearbeitenden Körper insbesondere vollständig durchdringen oder auch nur teilweise in diesen eindringen und den Körper hierbei schneiden oder durchschneiden. Grundsätzlich sind aber auch andere Arten von Messern einsetzbar, wie beispielsweise Rundmesser oder ähnliches.For the purposes of the present invention, a penetrating unit is in particular a knife, preferably a so-called cutter knife. This knife can in particular completely penetrate the body to be processed or even partially penetrate into it and cut or cut the body here. In principle, however, other types of knives can be used, such as circular blades or the like.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Durchdringungseinheit jedoch insbesondere als Nadel ausgeführt sein, welche durch den Körper hindurchgeführt wird, um einen Faden durch den Körper durchzubringen. In diesem Fall ist die Vorrichtung als Nähmaschine ausgebildet. Die Durchdringungseinheit kann hierbei typischerweise mit einem unterhalb des Körpers angeordneten Greifer zusammenarbeiten, welcher nach dem Durchstich der Nadel durch den Körper zumindest einen Teil des zunächst an der Nadel anliegenden Oberfadens übernehmen kann.However, according to an alternative embodiment, the penetrating unit may in particular be designed as a needle which is passed through the body in order to pass a thread through the body. In this case, the device is designed as a sewing machine. In this case, the penetration unit can typically cooperate with a gripper arranged below the body, which after the puncture of the needle can take over at least part of the upper thread initially resting against the needle through the body.

In beiden Fällen ist ein oszillierender Effekt notwendig, wofür die Durchdringungseinheit höhenverstellbar ausgebildet sein muss. Zusätzlich zu der oszillierenden Höhenverstellbarkeit kann aber selbstverständlich auch eine weitere, globale Höhenverstellbarkeit vorgesehen werden: So kann die Durchdringungseinheit beispielsweise vor Einsetzen der oszillierenden Bewegung zunächst, insbesondere vertikal, an den Körper herangefahren werden.In both cases, an oscillating effect is necessary, for which the penetration unit must be designed adjustable in height. In addition to the oscillating height adjustment, however, a further, global height adjustability can, of course, also be provided: For example, the penetration unit can first be brought to the body, in particular vertically, before the onset of the oscillating movement.

Hierfür ist die Durchdringungseinheit typischerweise jedenfalls mittelbar an einem Portal angeordnet, welches eine Verlagerung der Durchdringungseinheit oberhalb der Auflagefläche und des aufgelegten Körpers ermöglicht. An dem Portal können neben der Durchdringungseinheit auch noch Aufnahmeeinrichtungen zur Erstellung von Abbildungen des Körpers oder Projektoren zur Projektion von Fehlerstellen oder ähnlichem angeordnet sein.For this purpose, the penetration unit is typically at least indirectly arranged on a portal, which allows a displacement of the penetration unit above the support surface and the applied body. In addition to the penetration unit, recording devices for the production of images of the body or projectors for the projection of defects or the like can also be arranged on the portal.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Durchdringungseinheit, insbesondere samt Bearbeitungskopf, aber auch an einem Roboterarm oder ähnlichem angeordnet sein, wobei die Durchdringungseinheit (welche typischerweise als Messer, alternativ aber auch als Nadel ausgebildet ist) insbesondere gegenüber einer Vertikalrichtung verkippbar (und nicht nur vertikal verstellbar und verdrehbar) ausgestaltet sein kann.In an alternative embodiment, the penetration unit, in particular together with the processing head, but also on a robot arm or the like may be arranged, wherein the penetration unit (which is typically designed as a knife, but alternatively also as a needle) tiltable in particular with respect to a vertical direction (and not only vertically adjustable and rotatable) can be configured.

Typischerweise ist die Auflagefläche verfahrbar, beispielsweise als verfahrbarer Tisch oder als umlaufendes Förderband (Conveyor) oder ähnliches, ausgebildet. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es aber auch möglich, dass es sich lediglich um eine stationäre Auflagefläche handelt, wobei die Durchdringungseinheit dann in der Regel jeden Punkt der Auflagefläche überfahren kann.Typically, the support surface is movable, for example as a movable table or as a circulating conveyor (conveyor) or the like, educated. In an alternative embodiment, it is also possible that it is only a stationary support surface, wherein the penetration unit then can usually run over every point of the support surface.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Durchdringungseinheit in einem vorgegebenen Bearbeitungsabschnitt der Vorrichtung variabel verfahren werden, wobei der Körper in eben diesen Bearbeitungsabschnitt der Vorrichtung (segmentartig) hineinverlagerbar ist, insbesondere von einer verlagerbaren Auflagefläche wie oben beschrieben.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the penetration unit can be moved variably in a predetermined processing section of the device, wherein the body is displaceable into this processing section of the device (segment-like), in particular by a displaceable support surface as described above.

Bei dem biegeschlaffen Körper kann es sich insbesondere um eine Tierhaut oder ein Leder handeln, weiter vorzugsweise um ein sogenanntes technisches Textil, jedenfalls sofern die Vorrichtung als Schneidevorrichtung ausgebildet ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um Filme, Folien, Schäume, Gummi, Karton, Pappe, Verbundwerkstoffe, Filze, Kork, dünnes Holz, flexible Unterlagen für die Druckindustrie, Fasergewebe oder ähnliches handeln.The limp body may in particular be an animal skin or a leather, more preferably a so-called technical textile, at least if the device is designed as a cutting device. These may be, for example, films, foils, foams, rubber, cardboard, cardboard, composites, felts, cork, thin wood, flexible substrates for the printing industry, fiber fabrics or the like.

Im Gegensatz zu den sogenannten technischen Textilien, bei welchen es sich insbesondere um Funktionstextilien, Hochleistungstextilien, industrielle Textilien oder ähnliches handelt, kann die Vorrichtung aber auch zum Durchdringen von traditionellen Kleidungstextilien und Heimtextilien eingesetzt werden, insbesondere zu deren Schneiden oder aber besonders vorzugsweise zu deren Nähen. In diesem Fall ist der Körper als (traditionelle) Textilie ausgebildet und die Vorrichtung als Nähmaschine.In contrast to the so-called technical textiles, which are in particular functional textiles, high-performance textiles, industrial textiles or the like, the device can also be used to penetrate traditional clothing textiles and home textiles, in particular for their cutting or, more preferably, for their sewing , In this case, the body is designed as a (traditional) textile and the device as a sewing machine.

Die Körper sind typischerweise biegeschlaff, weisen also typischerweise geringe Dehnsteifigkeit und große Verformungen infolge geringer Kraft-Momentbeanspruchungen auf. Insbesondere können diese Körper auch forminstabil, formlabil oder jedenfalls nicht formstabil genannt werden.The bodies are typically limp, so typically have low elongation and large deformations due to low force-moment loads. In particular, these bodies can also be called dimensionally unstable, dimensionally unstable or at least not dimensionally stable.

Die flächigen und blockförmigen Körper, die nicht biegeschlaff sind, aber trotzdem von der Erfindung umfasst werden, haben dabei in der Regel eine mehr oder weniger plane Oberseite. Bei den blockförmigen Körpern kann es sich beispielsweise um (Vlies-)Platten oder auch Polster, Matratzen, Boards oder ähnliches handeln.The flat and block-shaped body, which are not limp but are nevertheless encompassed by the invention, usually have a more or less flat top. The block-shaped bodies may be, for example, sheets (fleece) or upholstery, mattresses, boards or the like.

Insbesondere bei einer Anordnung der Durchdringungseinheit an einem Roboterarm (bei welcher die Durchdringungseinheit auch verkippbar ist), kann diese auf einen Körperabschnitt, dessen Oberfläche gebogen angeordnet oder ausgebildet ist, einwirken. Damit die Durchdringungseinheit den Körperabschnitt durchdringen kann, muss aber auch der Körperabschnitt im Wesentlichen flächig ausgebildet sein (wobei die Oberfläche typischerweise gewölbt ausgebildet ist).In particular, in the case of an arrangement of the penetration unit on a robot arm (in which the penetration unit can also be tilted), it can act on a body portion whose surface is bent or formed bent. In order for the penetration unit to be able to penetrate the body portion, however, the body portion must also be substantially planar (the surface being typically curved).

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Durchdringungseinheit an einem Tauchspulen-Aktor des elektrodynamischen Linearantriebes angeordnet. Der Tauchspulen-Aktor kann hierbei insbesondere zentral innerhalb eines Magneten und innerhalb einer Spule des Tauchspulenantriebes beweglich gelagert sein. Vorzugsweise ist der Aktor mit der oder den Spulen des Tauchspulenantriebes einstückig (aber nicht materialschlüssig) verbunden, derart, dass der Aktor einer Bewegung der einen (oder mehreren) Spule(n) folgt.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the penetration unit is arranged on a plunger coil actuator of the electrodynamic linear drive. The plunger coil actuator can in this case in particular be mounted movably within a magnet and within a coil of the plunger coil drive. Preferably, the actuator with the coil or coils of the plunger drive is integrally connected (but not materially), such that the actuator follows a movement of the one (or more) coil (s).

Die Durchdringungseinheit ist dabei insbesondere getriebelos an dem Tauchspulen-Aktor angeordnet, so dass die Durchdringungseinheit der Bewegung des Aktors in Durchdringungsrichtung, also insbesondere vertikal, zwangsläufig folgt. Eine Übersetzung ist hierbei vorzugsweise nicht vorgesehen. Mit anderen Worten folgt auf eine größere bzw. kleinere Auslenkung des Aktors immer auch eine größere bzw. kleinere Auslenkung der Durchdringungseinheit. Die Auslenkungen von Aktor und Durchdringungseinheit sind hierbei exakt identisch, jedenfalls in Durchdringungsrichtung.The penetrating unit is in particular gearless arranged on the plunger coil actuator, so that the penetration unit of the movement of the actuator in the direction of penetration, ie in particular vertically, inevitably follows. A translation is preferably not provided here. In other words, a larger or smaller deflection of the actuator is always followed by a larger or smaller deflection of the penetration unit. The deflections of the actuator and penetrating unit are exactly identical here, at least in the direction of penetration.

Vorzugsweise kann die Durchdringungseinheit dabei über einen Adapter an dem Aktor angeordnet sein, was beispielsweise eine Beweglichkeit der Durchdringungseinheit tangential zur Durchdringungsrichtung relativ zu dem Aktor ermöglicht. Mit anderen Worten kann die Durchdringungseinheit, auch wenn sie in Durchdringungsrichtung oder Vertikalrichtung relativ zu dem Aktor festgelegt ist, verdrehbar oder verschwenkbar sein. Dies führt dazu, dass die Durchdringungseinheit einer vorgeschriebenen Schneid- oder Nähbahn radial folgen kann und dementsprechend eine vorgegebene Kontur optimal entlanggeführt werden kann, durch Verstellung oder Nachführung in radialer Richtung.In this case, the penetration unit may preferably be arranged on the actuator via an adapter, which allows, for example, a mobility of the penetration unit tangentially to the direction of penetration relative to the actuator. In other words, the penetrating unit, even if set in the penetrating direction or vertical direction relative to the actuator, may be rotatable or pivotable. This results in that the penetration unit can follow a prescribed cutting or sewing path radially and accordingly a predetermined contour can be guided optimally along by adjustment or tracking in the radial direction.

Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Durchdringungseinheit beweglich an einem Bearbeitungskopf angeordnet. Der Bearbeitungskopf kann hierbei insbesondere den Antrieb sowie die Durchdringungseinheithalterung, gegebenenfalls den Adapter, möglicherweise auch einen Wegsensor und Ähnliches bereitstellen und umfassen. Der Bearbeitungskopf kann als Baueinheit aufgefasst werden, welche an einem Bearbeitungsportal beweglich festgelegt sein kann.According to a further, particularly advantageous embodiment of the invention, the penetration unit is arranged movably on a machining head. In this case, the machining head can in particular provide and encompass the drive and the penetration unit holder, optionally the adapter, possibly also a displacement sensor and the like. The machining head can be understood as a structural unit, which can be fixed movably on a machining portal.

Während die Durchdringungseinheit aufgrund ihrer oszillierenden Hubbewegung in Durchdringungsrichtung (oder vertikal) relativ zu dem Bearbeitungskopf beweglich angeordnet ist, kann der gesamte Bearbeitungskopf relativ zu einem Bearbeitungsportal beweglich sein, an welchem der Bearbeitungskopf festgelegt oder angebracht ist. Der Bearbeitungskopf kann an dem Bearbeitungsportal somit in und quer zur Förderrichtung des Körpers beweglich ausgebildet sein und insbesondere auch höhenverstellbar relativ zur Auflagefläche. Typischerweise erfolgt bei einem Schneidvorgang zunächst eine Verstellung des Bearbeitungskopfes parallel zur Ebene der Auflagefläche, um an den gewünschten Schneidausgangspunkt zu gelangen. Sodann erfolgt ein vertikales Verfahren, um die Durchdringungseinheit bzw. das Messer in Schnittposition zu überführen. Anschließend kann der Bearbeitungskopf dann eine vorgegebene Bahn oder Kontur in der vorgegebenen vertikalen Höhe durchlaufen, wobei dann die Durchdringungseinheit wiederum oszillierend gegenüber dem Bearbeitungskopf vertikal antreibbar ist.While the penetrating unit is movably disposed relative to the machining head due to its oscillating stroke movement in the penetrating direction (or vertically), the entire machining head may be movable relative to a machining portal on which the Machining head is fixed or attached. The machining head can thus be designed to be movable in and across the conveying direction of the body on the machining portal and, in particular, also adjustable in height relative to the bearing surface. Typically, during a cutting operation, an adjustment of the machining head takes place parallel to the plane of the bearing surface in order to reach the desired cutting starting point. Then there is a vertical method to transfer the penetration unit or the knife in cutting position. Subsequently, the machining head can then run through a predetermined path or contour in the predetermined vertical height, in which case the penetration unit is in turn oscillatable vertically with respect to the machining head.

Das Bearbeitungsportal kann ortsfest angeordnet oder beweglich (jedenfalls relativ zur Auflagefläche) ausgebildet sein.The machining portal can be arranged stationary or movable (at least relative to the support surface).

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Bearbeitungskopf einen Lüfter auf. Dieser ist insbesondere bei einem Tauchspulenantrieb besonders vorteilhaft einsetzbar, um die im Bearbeitungskopf entstehende Wärme abzuleiten. Der Lüfter ist dabei insbesondere an dem der Durchdringungseinheit abgewandten Ende des Bearbeitungskopfes angeordnet, vorteilhafterweise also im vertikal oberen Bereich und kann somit als Deckeleinheit für den Bearbeitungskopf ausgebildet sein. Der Lüfter verhindert hierbei insbesondere eine Erwärmung der Aktorspule im Betrieb, wobei aus der Erwärmung der Spule ein höherer Widerstand und somit eine geringere Leistung resultieren würde. Dem wird mit einem Lüfter somit entgegengewirkt.According to a further advantageous embodiment of the invention, the machining head on a fan. This can be used particularly advantageously in particular with a plunger coil drive in order to dissipate the heat generated in the machining head. The fan is arranged in particular at the end of the machining head facing away from the penetration unit, advantageously thus in the vertically upper region and can thus be designed as a cover unit for the machining head. The fan in this case prevents in particular a heating of the actuator coil during operation, which would result from the heating of the coil, a higher resistance and thus a lower power. This is counteracted with a fan thus.

Vorzugsweise ist der Durchdringungseinheit gemäß der Erfindung ein Niederhalter zum Glätten des Körpers im Durchdringungsbereich zugeordnet. Dies ermöglicht ein besonders sauberes Schneiden des Körpers, kann aber auch bei einem Nähvorgang hilfreich sein. Insbesondere bei dem Einsatz der Vorrichtung als Nähmaschine könnte der Niederhalter transparent oder teiltransparent ausgebildet sein, was aber bei einem automatisierten Schneidvorgang nicht unbedingt sein muss.Preferably, the penetration unit according to the invention is associated with a hold-down device for smoothing the body in the penetration region. This allows a particularly clean cutting of the body, but can also be helpful in a sewing process. In particular, in the use of the device as a sewing machine, the hold-down could be transparent or partially transparent, but this need not necessarily be in an automated cutting process.

Der Niederhalter kann vorzugsweise am Bearbeitungskopf angeordnet, also dort befestigt, sein. Vorteilhafterweise umgibt er die Durchdringungseinheit im Bereich der Auflagefläche bzw. des Körpers ringartig. Hierzu kann der Niederhalter beispielsweise als zylindrischer Körper ausgebildet sein.The hold-down device can preferably be arranged on the machining head, that is, fastened there. Advantageously, it surrounds the penetration unit in the region of the support surface or of the body like a ring. For this purpose, the hold-down may be formed, for example, as a cylindrical body.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann der Niederhalter insbesondere auch in seinem mit dem Körper bzw. der Auflagefläche kooperierenden Bereich (an seiner Stirnseite) nahezu geschlossen ausgebildet sein. In diesem Sinne kann die Unterseite des Niederhalters insbesondere flächig auf dem Körper bzw. auf der Auflagefläche aufliegen. Natürlich muss hierbei aber eine Öffnung oder ein Schlitz zum Hervortreten der Durchdringungseinheit aus dem Niederhalter vorgesehen sein. Ist eine Tangentialbewegung (beispielsweise eine Drehung) der Durchdringungseinheit vorgesehen, ist es besonders vorteilhaft, sofern der Niederhalter mit der Durchdringungseinheit hinsichtlich dieser tangentialen Bewegung synchronisiert ist. Ein für die Durchdringungseinheit an der Niederhalterunterseite vorgesehener Schlitz kann sich somit beispielsweise mit der Durchdringungseinheit mitdrehen.According to a particularly advantageous embodiment of the hold-down can be formed almost closed in particular in its cooperating with the body or the support surface area (on its front side). In this sense, the underside of the hold-down rest in particular flat on the body or on the support surface. Of course, an opening or a slot for the emergence of the penetration unit from the hold-down device must be provided. If a tangential movement (for example a rotation) of the penetration unit is provided, it is particularly advantageous if the hold-down device is synchronized with the penetration unit with respect to this tangential movement. A slot provided for the penetration unit on the hold-down underside can thus rotate, for example, with the penetration unit.

Hierzu kann (auch) der Niederhalter rotatorisch verlagerbar sein, insbesondere synchron zur rotatorischen Bewegung der Durchdringungseinheit.For this purpose, (also) the hold-down can be rotatably displaceable, in particular synchronously with the rotational movement of the penetration unit.

Besonders vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung der Vorrichtung herausgestellt, bei welcher ein separater Tangentialantrieb zur tangentialen Nachführung der Durchdringungseinheit vorgesehen ist, welcher die Durchdringungseinheit also beispielsweise verdrehen kann.Particularly advantageous, an embodiment of the device has been found in which a separate tangential drive is provided for tangential tracking of the penetration unit, which thus can rotate the penetration unit, for example.

Im Gegensatz zu frühen Versuchen, bei welchen der elektrodynamische Linearantrieb des Aktors ebenfalls zur tangentialen Nachführung der Durchdringungseinheit eingesetzt wurde, bietet ein separater Tangentialantrieb den Vorteil, dass dieser insbesondere nicht auf den Aktor einwirkt. Der Aktor kann insofern ungestört, im Wesentlichen vertikal verlagert werden und der Aktor braucht nicht über eine Stromzufuhr, beispielsweise über Schleifringe oder Ähnliches, für einen Tangentialantrieb versorgt zu werden. Vielmehr kann der separate Tangentialantrieb beispielsweise über Antriebsritzel eine Verdrehung der Durchdringungseinheit ermöglichen. Der (oder die) Antriebsritzel greift hierzu typischerweise nicht unmittelbar an der Durchdringungseinheit an, sondern vielmehr an einem Adapter zwischen Durchdringungseinheit und Aktor. Der Adapter kann beispielsweise eine Buchse aufweisen, welche von dem Antriebsritzel (des Tangentialantriebs) verdrehbar ist.In contrast to early experiments in which the electrodynamic linear drive of the actuator was also used for tangential tracking of the penetration unit, a separate tangential drive offers the advantage that it in particular does not act on the actuator. The actuator can be so far undisturbed, displaced substantially vertically and the actuator does not need to be powered by a power supply, for example via slip rings or the like, for a tangential drive. Rather, the separate tangential drive, for example via drive pinion allow a rotation of the penetration unit. The (or the) drive pinion typically does not attack directly on the penetration unit, but rather on an adapter between the penetration unit and the actuator. The adapter may, for example, have a bush which is rotatable by the drive pinion (of the tangential drive).

Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass der Tangentialantrieb ebenfalls im Bearbeitungskopf angeordnet ist.Preferably, it is provided that the tangential drive is also arranged in the machining head.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Wegsensor zur Messung der Position der Durchdringungseinheit auf. Auf diese Weise kann die gesamte Vorrichtung, insbesondere zur Nutzung verschiedener Körper, geeicht werden, da die Durchdringungseinheit in einen festen Körper bei gleicher Antriebsleistung naturgemäß weniger weit eintritt als in einen sehr weichen Körper.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the device has a displacement sensor for measuring the position of the penetration unit. In this way, the entire device, especially for the use of different body, be calibrated, since the penetration unit naturally occurs less in a solid body with the same drive power as in a very soft body.

Der Wegsensor misst die Position der Durchdringungseinheit dabei typischerweise mittelbar, indem der Wegsensor mit dem Aktor kooperiert und diesen insbesondere hinsichtlich seiner Position (diskret oder kontinuierlich) vermisst oder überwacht. Da der Aktor und die Durchdringungseinheit typischerweise in Durchdringungsrichtung fest zueinander angeordnet sind, ermöglicht die Erfassung der Auslenkung des Aktors durch den Wegsensor direkte Rückschlüsse über die Auslenkung bzw. die Höhenlage bzw. die Eindringtiefe der Durchdringungseinheit bei bekannter Antriebsleistung. The displacement sensor typically measures the position of the penetration unit indirectly by the displacement sensor cooperating with the actuator and measuring or monitoring it, in particular with respect to its position (discrete or continuous). Since the actuator and the penetration unit are typically arranged fixedly in the direction of penetration, the detection of the deflection of the actuator by the displacement sensor allows direct conclusions about the deflection or the altitude or the penetration depth of the penetration unit with known drive power.

Sofern der Wegsensor mit dem Aktor kooperiert, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Sensor im Bearbeitungskopf, in dessen vertikal oberem Bereich, angeordnet ist. Idealerweise kooperiert er dabei mit dem der Durchdringungseinheit abgewandten Aktorende, also typischerweise mit dem oberen Endbereich des Aktors oder mit einem Aktoraufsatz.If the displacement sensor cooperates with the actuator, it is preferably provided that the sensor is arranged in the machining head, in its vertically upper region. Ideally, it cooperates with the actuator end facing away from the penetration unit, ie typically with the upper end region of the actuator or with an actuator attachment.

Bei dem Sensor kann es sich typischerweise um einen Näherungssensor oder jeden anderen geeigneten Wegsensor handeln. Dieser ist im Bearbeitungskopf typischerweise aber noch unterhalb eines Lüfters angeordnet und kann beispielsweise über das obere Ende des Aktors (oder einen dort angeordneten Aufsatz) übergestülpt sein.The sensor may typically be a proximity sensor or any other suitable displacement sensor. This is typically arranged in the processing head but still below a fan and can be slipped over, for example, over the upper end of the actuator (or a tower arranged there).

Gemäß der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung als Schneidvorrichtung ausgebildet, wobei die Durchdringungseinheit als Messer ausgebildet ist. Es kann hierbei eines der oben beschriebenen Messer verwendet werden. Derartige Schneidvorrichtungen werden beispielsweise in der Möbelindustrie verwendet, um aus Ledern oder Häuten die zu Möbeln zu verarbeitenden Einzelstücke herauszuschneiden. Das Schneiden mit einer derartigen Vorrichtung kann entlang vorgegebener Konturen erfolgen, welche insbesondere in einem vorigen Arbeitsschritt durch die Vorrichtung (automatisch) ermittelte Fehlerstellen berücksichtigen können. Die Schneidvorrichtung kann aber typischerweise auch für das Schneiden von technischen Textilien eingesetzt werden.According to the preferred embodiment of the invention, the device is designed as a cutting device, wherein the penetration unit is designed as a knife. It can be used here one of the above-described knife. Such cutting devices are used for example in the furniture industry to cut out of leather or hides the furniture to be processed individual pieces. The cutting with such a device can take place along predetermined contours, which can take into account in particular in a previous step by the device (automatically) determined flaws. However, the cutting device can typically also be used for cutting technical textiles.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung als Nähmaschine ausgebildet, wobei die Durchdringungseinheit als Nadel ausgebildet ist. Die Nadel durchsticht dabei den Körper, bei welchem es sich typischerweise um einen Stoff oder Kleidungstextil handelt. Während es sich bei einer Schneidvorrichtung typischerweise um eine industrielle Vorrichtung handelt, kann es sich bei einer Nähmaschine sogar um eine Nähmaschine für den Hausgebrauch oder Ähnliches handeln.According to an alternative embodiment of the invention, the device is designed as a sewing machine, wherein the penetration unit is formed as a needle. The needle pierces the body, which is typically a fabric or clothing textile. While a cutting device is typically an industrial device, a sewing machine may even be a home sewing machine or the like.

Bei einem solchen Einsatz als Nähmaschine, bei welcher im Stand der Technik typischerweise ein gemeinsamer Antrieb für Oberarm und Unterarm vorhanden ist, kann erfindungsgemäß nun vorgesehen sein, dass der elektrodynamische Linearantrieb lediglich der Verlagerung der Nadel im Oberarm dient. Dem Unterarm kann dann ein separater Antrieb zugeordnet werden. Dies ermöglicht es, zwei energiesparende Einzelmotoren einzusetzen, je einen für den Oberarm und einen für den Unterarm anstelle des relativ aufwendigen gemeinsamen Antriebsmotors.In such a use as a sewing machine, in which in the prior art typically a common drive for upper arm and forearm is present, it can now be provided according to the invention that the electrodynamic linear drive only serves to displace the needle in the upper arm. The forearm can then be assigned a separate drive. This makes it possible to use two energy-saving single motors, one for the upper arm and one for the lower arm instead of the relatively complex common drive motor.

Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die Durchdringungseinheit an einem Roboterarm angeordnet sein. Typischerweise ist der gesamte Bearbeitungskopf, also inklusive Antrieb und Durchdringungseinheit, gemeinsam an dem Roboterarm angeordnet. Diese Anordnung an einem Roboterarm macht sowohl für eine als Messer, als auch für eine als Nadel ausgebildete Durchdringungseinheit Sinn.According to a further alternative embodiment of the invention, the penetration unit may be arranged on a robot arm. Typically, the entire processing head, including the drive and the penetration unit, is arranged jointly on the robot arm. This arrangement on a robotic arm makes sense for both a knife and a needle-shaped penetrating unit.

Der Vorteil einer solchen Anordnung an einem Roboterarm besteht insbesondere darin, dass – im Gegensatz zu einer Anordnung an einem verfahrbaren Portal – die Durchdringungseinheit (gegebenenfalls samt Bearbeitungskopf) auch gegenüber einer Vertikalrichtung (oder Horizontalrichtung) verkippbar ausgestaltet werden kann, um beispielsweise Wölbungen oder dreidimensional bezüglich der Ausrichtung inhomogene Abschnitte eines Körpers nachzufahren und zu durchdringen. Bei diesen Körpern oder Körperabschnitten kann es sich beispielsweise um Abschnitte von Armaturenbrettern in der Automobilindustrie handeln, welche geschnitten bzw. aus welchen ausgeschnitten werden soll, oder alternativ auch um Bekleidungsstücke, beispielsweise um Säume an einem bereits vorbereiteten Ärmel (welcher auf einer dreidimensionalen Halterung aufliegt).The advantage of such an arrangement on a robot arm is, in particular, that - in contrast to an arrangement on a movable portal - the penetration unit (possibly including machining head) can also be tilted with respect to a vertical direction (or horizontal direction) to, for example, vaults or three-dimensional respect following and aligning inhomogeneous sections of a body. These bodies or body sections may, for example, be sections of dashboards in the automotive industry which are to be cut or cut out, or alternatively also clothing items, for example seams on an already prepared sleeve (which rests on a three-dimensional mounting). ,

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 11 gelöst.The problem underlying the invention is achieved according to a further aspect by a method according to claim 11.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann hierbei insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 10 durchgeführt werden.In this case, the method according to the invention can be carried out in particular using a device according to one of the claims 1 to 10.

Sämtliche in Verbindung mit den Patentansprüchen 1 bis 10 vorgebrachten Merkmale und Vorteile sind somit auch analog auf das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Patentanspruch 11 (und 12) übertragbar und umgekehrt. Vorteile werden lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gesondert wiederholt.All features and advantages presented in connection with the patent claims 1 to 10 are thus also transferable analogously to the method according to the invention according to patent claims 11 (and 12) and vice versa. Benefits are not repeated separately for reasons of clarity.

Die in Patentanspruch 11 beschriebenen Verfahrensschritte können insbesondere chronologisch, nach der angeführten Reihenfolge erfolgen.The method steps described in claim 11 can in particular be carried out chronologically, according to the order listed.

Es können aber in Anbetracht der obigen Rückbezüge auf die Patentansprüche 1 bis 10 selbstverständlich auch alle mit den Patentansprüchen 1 bis 10 verbundenen Verfahrensschritte durchgeführt werden. So kann beispielsweise als Durchdringungseinheit ein Messer oder eine Nadel eingesetzt werden, der Linearantrieb kann als Tauchspulenantrieb ausgebildet sein, es kann ein Lüfter oder ein Wegsensor eingesetzt werden und es kann auch ein Niederhalter eingesetzt werden, welcher insbesondere synchron zur rotatorischen Nachführung der Durchdringungseinheit verlagert wird.However, in view of the above references to claims 1 to 10 Of course, also all associated with the claims 1 to 10 process steps are performed. For example, as a penetration unit, a knife or a needle can be used, the linear drive can be designed as a dive coil drive, it can be a fan or a displacement sensor are used and it can also be a hold-down used, which is displaced in particular synchronously to the rotational tracking of the penetration unit.

Besonders vorteilhaft kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Verfahrensschritt vorgesehen werden, nach welchem eine Kalibrierung mit Hilfe eines Wegsensors zur Ermittlung der Bewegung der Durchdringungseinheit erfolgt. Der Wegsensor kann dabei, wie oben beschrieben, insbesondere mit dem Aktor kooperieren. Der Wegsensor kann somit insbesondere die Bewegung der Durchdringungseinheit, vorzugsweise kontinuierlich, überwachen. Die durch den Wegsensor erhaltenden Daten können dazu genutzt werden, die Schnitttiefe bei vorgegebener Antriebsleistung zu beurteilen und zu beurteilen, ob beispielsweise die Antriebsleistung ausreicht, um den Körper vollständig zu durchdringen. Sollte dies nicht der Fall – aber gewünscht – sein, kann die Antriebsleistung hochgeregelt werden, beispielsweise durch Erhöhen der Amplitude der angelegten Spannung oder der angelegten Stromstärke.Particularly advantageously, in the method according to the invention, a method step can be provided, according to which a calibration with the aid of a displacement sensor for determining the movement of the penetration unit takes place. The displacement sensor can, as described above, in particular cooperate with the actuator. The displacement sensor can thus in particular monitor the movement of the penetration unit, preferably continuously. The data obtained by the displacement sensor can be used to assess the depth of cut for a given drive power and to assess whether, for example, the drive power is sufficient to completely penetrate the body. If this is not the case - but desired - be the drive power can be up-regulated, for example by increasing the amplitude of the applied voltage or the applied current.

Auf diese Weise ist es selbstverständlich auch möglich, eine Vorrichtung bereits werksseitig hinsichtlich verschiedener Standardkörper zu kalibrieren, so dass beim Schneiden eines entsprechenden Körpers in einer der Vorrichtung zugeordneten Eingabeeinrichtung beispielsweise nur noch die Dicke oder Höhe des Materials angegeben werden muss, so dass die Vorrichtung selbstständig eine optimale Antriebsleistung einstellt.In this way, it is of course also possible to calibrate a device already factory with respect to different standard body, so that when cutting a corresponding body in one of the device associated input device, for example, only the thickness or height of the material must be specified, so that the device independently sets an optimal drive power.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich auf Grund der folgenden Figurenbeschreibung sowie anhand der gegebenenfalls nicht beschriebenen Unteransprüche.Further advantages of the invention will become apparent on the basis of the following description of the figures and on the basis of the optionally not described subclaims.

In den Figuren zeigen:In the figures show:

1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer sehr schematischen Aufsicht bei auf eine Auflagefläche aufgelegtem Körper, unter Fortlassung seitlicher Portalbalken, 1 a device according to the invention in a very schematic plan view when placed on a support surface body, omitting lateral portal beams,

2 in einer sehr schematischen Seitenansicht, etwa gemäß Ansichtspfeil II in 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 1, 2 in a very schematic side view, approximately according to arrow II in 1 the device according to the invention 1 .

3 in einer sehr schematischen Schnittansicht, etwa gemäß der Schnittlinie III in 1, den Bearbeitungskopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1 bei teilausgefahrener Durchdringungseinheit, 3 in a very schematic sectional view, approximately along the section line III in 1 , the machining head of the device according to the invention 1 with partially extended penetration unit,

4 in einer sehr schematischen Unteransicht, etwa gemäß Ansichtspfeil IV in 3, den Niederhalter des in 3 dargestellten Bearbeitungskopfes mit austretender Durchdringungseinheit, 4 in a very schematic bottom view, approximately according to arrow IV in 3 , the hold-down of the in 3 illustrated processing head with emerging penetrating unit,

5 eine sehr schematische, vergrößerte Seitenschnittansicht (etwa gemäß 2) einer oszillierenden Schnittbewegung des in den 3 bis 4 dargestellten Durchdringungseinheit beim Schneiden des Körpers in unterschiedlichen, teilweise gestrichelten Positionen bei eingezeichneter, sinusförmiger Referenz-Bewegungskurve, 5 a very schematic, enlarged side sectional view (approximately according to 2 ) of an oscillating cutting movement of the in the 3 to 4 illustrated penetration unit when cutting the body in different, partially dashed positions with a drawn, sinusoidal reference movement curve,

6 eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Nähmaschine in einer sehr schematischen, teilgeschnittenen bzw. teiltransparenten Seitenansicht, 6 an alternative embodiment of the device according to the invention as a sewing machine in a very schematic, partially cut or partially transparent side view,

7 eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei welcher die Durchdringungseinheit samt Bearbeitungskopf an einem Roboterarm angeordnet ist, zur Bearbeitung eines lediglich strichliert angedeuteten, dreidimensional gewölbten Körperabschnittes und 7 an alternative embodiment of the device according to the invention in which the penetration unit including processing head is arranged on a robot arm, for processing a merely dashed lines indicated, three-dimensionally curved body portion and

8 eine sehr schematische Aufsicht auf eine in 3 bereits im Querschnitt dargestellte, blattartige Feder, etwa in Richtung des Pfeils D gemäß 3, zur Vorspannung des Aktors und der Durchdringungseinheit in die Ruhelage. 8th a very schematic view of an in 3 already shown in cross-section, leaf-like spring, approximately in the direction of the arrow D according to 3 , For biasing the actuator and the penetration unit in the rest position.

Der nachfolgenden Figurenbeschreibung sei vorangestellt, dass gleiche oder vergleichbare Teile gegebenenfalls mit identischen Bezugszeichen versehen sind, teilweise unter Hinzufügung kleiner Buchtstaben oder von Apostrophs. In den an die Figurenbeschreibung anschließenden Patentansprüchen sind die Bezugszeichen daher teilweise nur in der Version ohne Apostrophs bzw. kleine Buchstaben dargestellt, sollen aber auch die jeweils anderen Versionen der mit den Bezugszeichen benannten Bauteile umfassen.The following description of the figures is prefaced that identical or comparable parts are optionally provided with identical reference numerals, partially with the addition of small letters or apostrophes. In the subsequent claims to the description of the figures, the reference numerals are therefore partially shown only in the version without apostrophe or small letters, but should also include the respective other versions of the components designated by the reference numerals.

1 zeigt zunächst eine sehr schematische Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10. 1 first shows a very schematic plan view of a device according to the invention 10 ,

Ein Bearbeitungskopf 11 ist über einem auf eine Auflagefläche 12 aufgelegten Körper 13 dargestellt. Der Körper 13 kann beispielsweise als Leder oder Tierhaut ausgebildet sein.A machining head 11 is above you on a support surface 12 launched body 13 shown. The body 13 may be formed for example as leather or animal skin.

Der Bearbeitungskopf 11 ist dabei beweglich an einem Querträger 14 eines Schneidportals 15 angeordnet oder befestigt. Das Portal 15 ist in Förderrichtung F oder entgegen der Förderrichtung F' des Körpers 13, relativ zu dem Körper 13 bewegbar. Hierzu kann beispielsweise das Schneidportal 15 eine Absolutbewegung relativ zu einer feststehenden Auflagefläche erfahren. Alternativ kann aber auch die Auflagefläche 12 beweglich ausgebildet sein, beispielsweise als verfahrbarer Tisch oder als Förderbandeinrichtung, wobei das Portal 15 bzw. dessen Querträger 14 in Förderrichtung feststeht. Vorteilhafterweise sind sowohl das Portal 15 bzw. der Querträger 14 als auch die Auflagefläche 12 verlagerbar.The machining head 11 is movable on a cross member 14 a cutting portal 15 arranged or attached. The portal 15 is in the conveying direction F or counter to the conveying direction F 'of the body 13 , relative to the body 13 movable. For this example, the cutting portal 15 a Absolute movement experienced relative to a fixed bearing surface. Alternatively, however, the bearing surface 12 be designed to be movable, for example as a movable table or as a conveyor belt device, wherein the portal 15 or its cross member 14 is fixed in the conveying direction. Advantageously, both the portal 15 or the cross member 14 as well as the bearing surface 12 displaced.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Körper 13 segmentartig oder kontinuierlich in Förderrichtung F in den Wirkbereich des Portals 15 bzw. des Bearbeitungskopfes 11 hineingefahren, und dann bearbeitet bzw. geschnitten wird. Anschließend kann der Körper ein weiteres Segmentstück weitergefördert werden. Dies kann insbesondere bei sogenannten Endloskörpern vorgesehen sein. Bei der in 1 dargestellten Tierhaut 13 kann der Körper nach einem Schneidvorgang in oder entgegen der Förderrichtung F aus dem Wirkbereich des Portals 15 herausgebracht werden, um die aus dem Körper 13 herausgeschnittenen Teile zu entnehmen.In particular, it can be provided that the body 13 segment-like or continuous in the conveying direction F in the effective range of the portal 15 or the machining head 11 moved in, and then edited or cut. Subsequently, the body can be further promoted another segment piece. This can be provided in particular in so-called endless bodies. At the in 1 illustrated animal skin 13 the body can after a cutting operation in or against the conveying direction F from the effective range of the portal 15 to be brought out of the body 13 to remove cut out parts.

Zur Durchführung des Schneidvorganges ist der Bearbeitungskopf 11 an dem Portal 15 bzw. dem Querträger 14 in Querrichtung Q oder entgegen der Querrichtung Q' verfahrbar. Dies ermöglicht das Schneiden des Körpers 13 in seiner gesamten Breite. Zusätzlich (aber in 1 nicht dargestellt) kann der Bearbeitungskopf 11 aber auch in einer Durchdringungsrichtung D oder entgegen der Durchdringungsrichtung D' relativ zu dem Körper 13 bzw. der Auflagefläche 12 verfahren werden, nämlich als Auf- und Abbewegung, wie dies insbesondere 2 illustriert.To carry out the cutting process is the machining head 11 at the portal 15 or the cross member 14 in the transverse direction Q or against the transverse direction Q 'movable. This allows the cutting of the body 13 in its entire width. Additionally (but in 1 not shown), the machining head 11 but also in a direction of penetration D or against the direction of penetration D 'relative to the body 13 or the support surface 12 be moved, namely as up and down, as this particular 2 illustrated.

In 2 ist hierbei die maximal in Durchdringungsrichtung D abgesenkte Position des Bearbeitungskopfes 11 dargestellt. Der Bearbeitungskopf 11 beaufschlagt mit einem, insbesondere zylinderförmig ausgebildeten, Niederhalter 16 den Körper 13 bzw. die Auflagefläche 12. Der Niederhalter 16 ist hierbei an dem Grundkörper 17 des Bearbeitungskopfes 11 angeordnet und in der Regel nicht höhenverstellbar zu diesem Grundkörper 17 ausgebildet. Allerdings kann der Niederhalter 16 tangential relativ zu dem Grundkörper 17 des Bearbeitungskopfes 11 bewegt, also verdreht, werden. Eine derartige Drehbewegung ist in 1 anhand der Bewegungspfeile T und T', welche die tangentiale (Verdreh-)Bewegung andeuten, dargestellt.In 2 Here is the maximum lowered in the direction of penetration D position of the machining head 11 shown. The machining head 11 acted upon with a, in particular cylindrical, hold-down 16 the body 13 or the bearing surface 12 , The hold down 16 is here on the body 17 of the machining head 11 arranged and usually not height adjustable to this body 17 educated. However, the downholder can 16 tangential relative to the body 17 of the machining head 11 moved, so twisted. Such a rotational movement is in 1 shown by the movement arrows T and T ', which indicate the tangential (twisting) movement.

Wie oben bereits diskutiert, ist in 2 der Bearbeitungskopf 11 in der abgesenkten Position dargestellt. Diese Position wird insbesondere eingenommen, wenn die in 2 nicht dargestellte Durchdringungseinheit (welche etwa im unteren Randbereich des Niederhalters 16 angeordnet ist) „arbeitet”, also in den Körper 13 eindringt oder diesen durchdringt, insbesondere schneidet (oder näht).As discussed above, in 2 the machining head 11 shown in the lowered position. This position is especially taken when the in 2 not shown penetration unit (which approximately in the lower edge region of the blank holder 16 is arranged) "works", ie in the body 13 penetrates or penetrates, in particular cuts (or sews).

Soll ein bearbeiteter Körper 13 entfernt werden, wird der Bearbeitungskopf 11 typischerweise gemäß 2 entgegen der Durchdringungsrichtung D, also in Richtung des Pfeils D', verfahren oder angehoben, bis ein neuer Körper in den Wirkbereich des Portals 15 gelangt ist und der Bearbeitungskopf 11 wieder in Durchdringungsrichtung D abgesenkt werden kann. Während des eigentlichen Schneidvorganges bleibt der Bearbeitungskopf 11 dann im Wesentlichen in der in 2 dargestellten abgesenkten Position und wird lediglich in Förderrichtung F oder entgegen der Förderrichtung F' sowie in oder entgegen der Querrichtung Q verfahren.Should a processed body 13 will be removed, the machining head 11 typically according to 2 opposite to the direction of penetration D, ie in the direction of the arrow D ', moved or raised until a new body in the effective range of the portal 15 has arrived and the machining head 11 can be lowered again in the direction of penetration D. During the actual cutting process, the machining head remains 11 then essentially in the 2 shown lowered position and is moved only in the conveying direction F or against the conveying direction F 'and in or against the transverse direction Q.

3 zeigt den Bearbeitungskopf 11 in einer sehr schematischen, bezüglich 2 vergrößerten Schnittdarstellung, wobei auch 3 den in 2 bereits angedeuteten Aufbau des Bearbeitungskopfes 11 aus Grundkörper 17 und Niederhalter 16 im unteren Bereich andeutet. 3 shows the machining head 11 in a very schematic, re 2 enlarged sectional view, where too 3 the in 2 already indicated construction of the machining head 11 from basic body 17 and hold down 16 in the lower area indicates.

Der Grundkörper 17 weist dabei einen Aufnahmebereich für einen elektrodynamischen Linearantrieb 18 auf, wobei der Antrieb 18 ausweislich 3 als Tauchspulenantrieb ausgebildet ist.The main body 17 has a receiving area for an electrodynamic linear drive 18 on, being the drive 18 evidenced 3 is designed as a dive coil drive.

Der Antrieb 18 umfasst dabei einen zentralen, ringförmigen Permanentmagneten 19, sowie eine Halterung 20 für einen ebenfalls im Wesentlichen ringförmig ausgebildeten, elektrischen Leiter in Form einer Spule 21. Die einzelnen Windungen der Spule 21 sind lediglich angedeutet, verlaufen aber schraubenbahnartig an der Halterung 20 um den zentraleren Magneten 19 herum.The drive 18 includes a central annular permanent magnet 19 , as well as a holder 20 for a likewise substantially annular, electrical conductor in the form of a coil 21 , The individual turns of the coil 21 are merely indicated, but run like a screw on the holder 20 around the more central magnet 19 around.

Der Magnet 19 ist dabei relativ zu dem Bearbeitungskopf fest angeordnet, während die Halterung 20 samt Spule 21 im Wesentlichen in und entgegen der Durchdringungsrichtung D in dem Gehäuse 22 des Bearbeitungskopfes 11 verlagerbar ist. Die Halterung 20 ist einstückig mit dem sogenannten Aktor 23 (auch Aktorelement genannt) verbunden, so dass eine Bewegung der Spule 21 direkt zu einer Verlagerung des Aktors 23 in oder entgegen der Durchdringungsrichtung D führt.The magnet 19 is fixed relative to the machining head, while the holder 20 including coil 21 essentially in and against the direction of penetration D in the housing 22 of the machining head 11 is relocatable. The holder 20 is integral with the so-called actuator 23 (also called actuator element) connected, causing a movement of the coil 21 directly to a shift of the actor 23 in or against the penetration direction D leads.

3 verdeutlicht desweiteren, dass auch die eigentliche Durchdringungseinheit 24, welche in dem Ausführungsbeispiel als Cuttermesser ausgebildet ist, mittelbar an dem Aktor 23 angeordnet ist. 3 clarifies further that also the actual penetration unit 24 , which is formed in the embodiment as a cutter knife, indirectly on the actuator 23 is arranged.

Hierzu schließt an den Aktor 23 in Durchdringungsrichtung D, also im Wesentlichen am unteren Ende des Aktors 23 ein (mehrteiliger) Adapter 25 an. Der Adapter 25 umfasst dabei einen Adapterkopf 26, welcher an dem Aktor 23 fest verschraubt wird. Der Adapterkopf 26 wird von einer drehbaren, an dem Adapterkopf 26 gelagerten, nutenaufweisenden Hülse 27 übergriffen, welche in einer Buchse 28 eine vertikale Auf- und Abbewegung in oder entgegen der Durchdringungsrichtung D ausführen kann. Die Buchse 28 ist jedoch auf nicht näher dargestellte Weise mit mindestens einem Antriebsritzel einer Tangentialsteuerung bzw. eines Tangentialantriebs 29 verbunden, welcher die Hülse 27 verdrehen kann (Ritzel sind in den Figuren nicht dargestellt).This is followed by the actuator 23 in the direction of penetration D, that is essentially at the lower end of the actuator 23 a (multi-part) adapter 25 at. The adapter 25 includes an adapter head 26 which is attached to the actuator 23 is firmly screwed. The adapter head 26 is from a rotatable, on the adapter head 26 mounted, groove-bearing sleeve 27 overlapped, which in a socket 28 a vertical up and down movement in or against the penetration direction D can perform. The socket 28 However, is not shown in detail with at least one drive pinion of a tangential control or a tangential drive 29 connected, which is the sleeve 27 can rotate (pinions are not shown in the figures).

Sowohl der Niederhalter 16 als auch die Durchdringungseinheit 24 sind an die Hülse 27 derart gekoppelt, dass ihre Tangentialbewegungen bzw. ihre Verdrehungen in Tangentialrichtung T oder entgegen der Tangentialrichtung T' (vgl. 1) der Bewegung der Hülse 27 synchron nachfolgen.Both the hold down 16 as well as the penetration unit 24 are to the sleeve 27 coupled such that their tangential movements or their rotations in the tangential direction T or against the tangential direction T '(see. 1 ) of the movement of the sleeve 27 follow synchronously.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann aber insbesondere der Niederhalter 16 auch auf andere Weise (also nicht über die Hülse 27) mit dem tangentialen Antrieb 29 verbunden sein. In beiden Fällen ist jedoch die Durchdringungseinheit 24 verdrehbar ausgebildet.In an alternative embodiment, but in particular the hold-down 16 also in other ways (not over the sleeve) 27 ) with the tangential drive 29 be connected. In both cases, however, is the penetration unit 24 formed rotatable.

Dies ist insbesondere notwendig, da die Durchdringungseinheit 24, je nach gewünschtem Schnittmuster, tangentiale Bewegungen nach Art von Drehungen erfahren muss, um einer vorgegebenen Schnittkontur zu folgen. Hierfür durchtritt die Durchdringungseinheit 24 ausweislich 3 einen Schlitz 31 in einer unteren Niederhalterfläche 30 des Niederhalters 16. Schlitz 31 und Durchdringungseinheit 24 werden somit immer synchron in Tangentialrichtung T oder entgegen der Tangentialrichtung T' verlagert, was besonders gut auch in 4 zu erkennen ist (welche insbesondere verdeutlicht, dass sich der Schlitz 31 nicht über die gesamte Breite des Niederhalters 16 erstreckt, sondern nur über den Bereich, welcher der Durchdringungseinheit 24 zugeordnet ist.This is particularly necessary because the penetration unit 24 , depending on the desired pattern, must experience tangential movements on the type of rotations to follow a given cutting contour. For this purpose, the penetration unit passes 24 evidenced 3 a slot 31 in a lower hold-down surface 30 the hold-down 16 , slot 31 and penetrating unit 24 are thus always shifted synchronously in the tangential direction T or counter to the tangential direction T ', which is particularly well in 4 can be seen (which in particular illustrates that the slot 31 not over the entire width of the hold-down 16 extends, but only over the area, which the penetration unit 24 assigned.

Beide Tangentialbewegungen (diejenige des Niederhalters 16 als auch diejenige der Durchdringungseinheit 24) werden von dem in 3 dargestellten Tangentialantrieb 29 initiiert. Dieser Tangentialantrieb 29 ist insbesondere unabhängig von dem Haupt- oder Linearantrieb 18 ausgebildet, wobei der Tangentialantrieb 29 keine Auswirkungen auf den eigentlichen Aktor 23 hat, da dieser insbesondere nicht mitverdreht werden muss.Both tangential movements (that of the holddown 16 as well as that of the penetration unit 24 ) are from the in 3 shown tangential drive 29 initiated. This tangential drive 29 is in particular independent of the main or linear drive 18 formed, with the tangential drive 29 no impact on the actual actor 23 has, because this particular does not have to be mitverdreht.

Während an den zentralen Aktor 23, welcher ausweislich 3 im Wesentlichen entlang einer vertikalen Ausrichtungsachse A angeordnet ist, im unteren Bereich der Adapter 25 anschließt, schließt der obere Teil des Aktors 23 mit einem Messfortsatz 32 ab. Dieser Messfortsatz 32 kooperiert mit einem Wegsensor 33, welcher die Auslenkung des Aktors 23 in oder entgegen der Durchdringungsrichtung D, insbesondere kontinuierlich, überwachen kann. Bei dem Wegsensor 33 kann es sich insbesondere um einen Näherungssensor handeln, welcher die Verlagerung des oberen Endes des Aktors 23 oder des Messfortsatzes 32 detektieren kann. Der Wegsensor kann hierbei auf jede geeignete Art arbeiten, und beispielsweise mit Hilfe optischer Mittel oder magnetischer Mittel eine Detektion des Ortes (des Messfortsatzes 32) des Aktors 23 vornehmen.While at the central actuator 23 , which demonstrably 3 is arranged substantially along a vertical alignment axis A, in the lower part of the adapter 25 connects, closes the upper part of the actuator 23 with a measuring process 32 from. This Messfortsatz 32 cooperates with a displacement sensor 33 , which is the deflection of the actuator 23 in or against the penetration direction D, in particular continuously monitor. At the distance sensor 33 it may in particular be a proximity sensor, which is the displacement of the upper end of the actuator 23 or the measurement process 32 can detect. The displacement sensor can in this case work in any suitable manner, and for example with the aid of optical means or magnetic means, a detection of the location (of the measurement process 32 ) of the actuator 23 make.

Der Wegsensor 33 kann die ermittelten Daten insbesondere über eine nicht dargestellte Leitung oder leitungslos an eine zentrale Steuer- oder Recheneinheit (nicht dargestellt) der Vorrichtung 10 weiterleiten. Die Steuer- oder Recheneinheit kann auf diese Weise die tatsächlich gemessene Position des Aktors 23 und (da der Abstand zwischen Aktor 23 und Durchdringungseinheit 24 fest und bekannt ist) somit auch die genaue Position der Durchdringungseinheit 24 ermitteln. Dies ermöglicht ein im Folgenden beschriebenes Kalibrierungsverfahren:
So kann ein zu bearbeitender, insbesondere zu schneidender Körper, dessen genaue Körpereigenschaften nicht bekannt sind, an einer unkritischen, später nicht verwendeten Stelle testweise angeschnitten werden. Es kann dabei beispielsweise ermittelt werden (bei bekannter Höhe des Körpers), welche elektrische Signalstärke der Antrieb 18 erhalten muss, damit die Durchdringungseinheit 24 den Körper genau durchdringt, aber nicht in die Auflagefläche 12 einschneidet. Hierzu kann beispielsweise die Spannungs- oder Stromstärkeamplitude schrittweise oder kontinuierlich erhöht werden, bis die oszillierende Durchdringungseinheit die benötigte Schnitttiefe erreicht.The displacement sensor 33 the determined data, in particular via a line, not shown, or without a line to a central control or computing unit (not shown) of the device 10 hand off. The control or computing unit can in this way the actually measured position of the actuator 23 and (because the distance between actuator 23 and penetrating unit 24 fixed and known) thus also the exact position of the penetration unit 24 determine. This allows a calibration procedure described below:
Thus, a body to be machined, in particular to be cut, whose exact body properties are not known, may be trimmed as a test at a noncritical, later unused point. It can be determined, for example (at a known height of the body), which electrical signal strength of the drive 18 must receive, so that the penetration unit 24 exactly penetrates the body, but not in the support surface 12 cuts. For this purpose, for example, the voltage or Stromstärkeamplitude be increased gradually or continuously until the oscillating penetration unit reaches the required depth of cut.

Der grundsätzliche Schneidevorgang soll anhand von 5 verdeutlicht werden, gemäß welcher, die Durchdringungseinheit 24 im Vergleich zu 3 um 180° gedreht in einer ersten Position in den Körper 13 eindringt.The basic cutting process is based on 5 be clarified, according to which, the penetration unit 24 compared to 3 rotated 180 ° in a first position in the body 13 penetrates.

5 zeigt dabei die Situation bei einer konstanten Signalstärke, d. h. also bei einer gleichbleibenden Spannungsamplitude. (und Frequenz). Die in 5 dargestellte Sinuskurve 34 zeigt insofern die oszillierende Bewegung der Messerspitze 35 nach erfolgter, idealer Kalibrierung. 5 shows the situation at a constant signal strength, ie at a constant voltage amplitude. (and frequency). In the 5 illustrated sinusoid 34 shows in this respect the oscillating movement of the knife tip 35 after successful, ideal calibration.

Ausgehend von der in 5 durchgezogen dargestellten Stellung der Durchdringungseinheit 24 wird die Durchdringungseinheit 24 im Rahmen der Oszillationsbewegung die Sinuskurve mit ihrer Spitze 35 nach rechts durchlaufen und kurze Zeit später die Position 24' erreichen, in welcher die Durchdringungseinheit 24' bereits wesentlich tiefer in den Körper 13 eingedrungen ist.Starting from the in 5 solid shown position of the penetration unit 24 becomes the penetration unit 24 as part of the oscillation movement, the sinusoid with its tip 35 go through to the right and shortly thereafter the position 24 ' reach, in which the penetration unit 24 ' already much deeper into the body 13 has penetrated.

Sobald die Messerspitze 35 die in 5 mit M bezeichnete Position erreicht, ist der Körper 13 vollständig durchdrungen, das Messer 24 tritt jedoch nicht in die Auflagefläche 12 ein. In diesem Punkt M ist die bei eingestellter Signalstärke maximal erreichbare Auslenkung der Durchdringungseinheit 24 (und somit auch des Aktors 23) erreicht. Die oszillierende Bewegung setzt sich kontinuierlich fort, bis der gesamte Körper wunschgemäß geschnitten ist bzw. bis die Durchdringungseinheit 24 die vorgegebene Schneidkontur nachgefahren hat.As soon as the knife tip 35 in the 5 reached with M position is the body 13 completely penetrated, the knife 24 However, does not occur in the support surface 12 one. At this point M is the maximum achievable with the signal strength set deflection of the penetration unit 24 (and thus also the actor 23 ) reached. The oscillating motion continues continuously until the entire body is cut as desired or until the penetration unit 24 the predetermined cutting contour has traced.

Der in 5 mit a bezeichnete Abstand zwischen minimaler und maximaler Auslenkung der Durchdringungseinheit 24 wird auch (eingestellter) „Hub” genannt. „b” bezeichnet somit den halben Hub bzw. die halbe Hublänge und die im Abstand b über der Auflagefläche 12 dargestellte gestrichpunktete Kennlinie 36 deutet die Ruhelage der Durchdringungseinheit 24 (bei abgestelltem Antrieb 18) an. In diese Ruhelage (bei b) wird die Durchdringungseinheit 24 von einer in 3 im Querschnitt dargestellten, blattartigen Feder 43 vorgespannt, welche sowohl an dem Aktor 23 als auch an dem Gehäuse 22 befestigt ist. 8 zeigt eine Aufsicht auf dieses Federelement 43, wobei der Aktor im Zentralbereich 44 befestigbar sein kann, und das Federelement 43 selbst über Befestigungsabschnitte 45a bis 45c an dem Gehäuse 22 festlegbar ist.The in 5 a distance between minimum and maximum deflection of the penetration unit designated by a 24 is also called (set) "hub". "B" thus indicates half the stroke or half the stroke length and the distance b over the support surface 12 illustrated dash-dotted characteristic 36 indicates the rest position of the penetration unit 24 (with the drive off 18 ) at. In this rest position (at b) becomes the penetration unit 24 from one in 3 shown in cross section, leaf-like spring 43 biased, which both at the actuator 23 as well as on the housing 22 is attached. 8th shows a plan view of this spring element 43 , where the actuator is in the central area 44 can be fastened, and the spring element 43 even about attachment sections 45a to 45c on the housing 22 is determinable.

Für Einsatzfälle, bei welchen ein größerer Hub a benötigt wird, kann die Signalstärke des Antriebs 18 entsprechend angepasst werden. Beispielsweise kann für einen dickeren Körper 13, welcher aus demselben Material besteht, wie derjenige in 5, die Signalstärke (bzw. die Spannungsamplitude) erhöht werden. Dies führt zu einem größeren Hub a, welcher auch dazu geeignet ist, dickere Körper sicher zu schneiden.For applications in which a larger stroke a is required, the signal strength of the drive 18 be adjusted accordingly. For example, for a thicker body 13 , which consists of the same material as that in 5 , the signal strength (or the voltage amplitude) are increased. This results in a larger stroke a, which is also suitable for safely cutting thicker bodies.

Weist ein neu zu schneidender Körper hingegen eine größere Zähigkeit oder Ähnliches auf, im Vergleich zu dem in 5 dargestellten Körper, kann insbesondere die Frequenz des Signals erhöht werden, wodurch sich die Durchdringungseinheit 24 auf gleicher Strecke öfter auf und ab bewegt.On the other hand, a body to be rewritten has a greater toughness or the like, compared to the one in 5 In particular, the frequency of the signal can be increased, whereby the penetration unit 24 on the same distance more often moved up and down.

In diesem Sinne können für jeden Körper ideale Einstellungen durch eine Änderung der Signalstärke und/oder eine Änderung der Signalfrequenz des Antriebes 18 erreicht werden. Hierzu kann insbesondere die Spannungsamplitude angepasst und die Spannungsfrequenz geändert werden.In this sense, ideal settings can be made for each body by changing the signal strength and / or changing the signal frequency of the drive 18 be achieved. For this purpose, in particular the voltage amplitude can be adjusted and the voltage frequency can be changed.

Da eine Erwärmung der in 3 dargestellten Tauchspulenvorrichtung zu einem höheren Widerstand in der Spule 21 und somit zu einer geringeren Leistung des Antriebs 18 führen würde, ist im Kopfbereich des Bearbeitungskopfes 11 noch ein Lüfter 37 vorgesehen, welcher die erwärmte Luft aus dem Innenraum des Gehäuses 22 nach oben, durch eine dortige Öffnung 38 abführen kann.As a warming of in 3 shown immersion coil device to a higher resistance in the coil 21 and thus to a lower power of the drive 18 would lead is in the head area of the machining head 11 another fan 37 provided, which the heated air from the interior of the housing 22 upwards, through an opening there 38 can dissipate.

Bezüglich 3 sei abschließend angemerkt, dass der in 3 dargestellte Antrieb 18 als Tauchspule ausgebildet ist, wobei die Geometrie derart ausgebildet ist, dass der Aktor 23 auf der zentralen Achse A angeordnet und von einem ringförmigen Magneten 19 umgeben ist. Außerhalb des Magneten 19 ist dieser dann ringförmig von der Spule 21 umgeben, was zu einer Verlagerung des Aktors in die Durchdringungsrichtung D oder entgegen der Durchdringungsrichtung D aufgrund der Lorentzkraft führt. So ist das Magnetfeld des Magneten 19 in 3 anhand dem den Magnetfluss darstellenden Schemapfeil m ausgebildet.In terms of 3 Finally, it should be noted that the in 3 illustrated drive 18 is designed as a plunger coil, wherein the geometry is designed such that the actuator 23 arranged on the central axis A and by an annular magnet 19 is surrounded. Outside the magnet 19 this is then annular from the coil 21 surrounded, which leads to a displacement of the actuator in the penetration direction D or against the penetration direction D due to the Lorentz force. Such is the magnetic field of the magnet 19 in 3 formed on the basis of the magnetic flux representing Schimmelfeil m.

Dem Pfeil m lässt sich dabei entnehmen, dass der Magnet 19 insbesondere axial magnetisiert ist (also in Durchdringungsrichtung D) und der Magnetfluss des Magneten 19 sich über das Gehäuse 22 schließt.It can be seen from the arrow m that the magnet 19 in particular is axially magnetized (ie in the direction of penetration D) and the magnetic flux of the magnet 19 over the case 22 closes.

Da die Spule 21 auf nicht dargestellte Weise an eine Wechselspannung des Antriebssignals des Antriebs 18 angeschlossen ist, wechselt die Flussrichtung in dem stromdurchflossenen Leiter 21 ständig die Richtung, was nach der Lorentzregel zu einer abwechselnden Auf- und Abbewegung der Spule 21 und somit auch des Aktors 23 führt.Because the coil 21 in a manner not shown to an AC voltage of the drive signal of the drive 18 is connected, the flow direction changes in the current-carrying conductor 21 constantly the direction, which according to the Lorentz rule to an alternating up and down movement of the coil 21 and thus also the actor 23 leads.

Anstelle einer einzelnen Spule 21 können typischerweise an der Halterung 20 auch zwei übereinander angeordnete Spulen oder sogar noch mehr Spulen vorgesehen sein.Instead of a single coil 21 can typically be on the bracket 20 also two superposed coils or even more coils may be provided.

Es ist alternativ auch grundsätzlich möglich, dass der Permanentmagnet 19 die Spulen kreisringförmig umgibt oder dass der Permanentmagnet 19 nicht, wie vorliegend, in Durchdringungsrichtung D (oder entgegen der Durchdringungsrichtung D') magnetisiert ist, sondern ähnlich wie bei einem Lautsprecher quer zur Durchdringungsrichtung (also im Wesentlichen horizontal). Hierzu würden in diesem Fall beispielsweise andersartige Permanentmagnete mit einem zentralen Joch oder Ähnlichem verwendet werden. Zudem sind auch Tauchspulenantriebe vorstellbar, bei welchen der Magnet bewegt wird und die Spule festgelegt ist. In diesem Fall wäre der Aktor 23 dann an dem Magneten befestigt oder würde den Magneten jedenfalls abschnittsweise ausbilden.It is also possible in principle that the permanent magnet 19 the coils surrounding annular or that of the permanent magnet 19 not, as in the present case, in the penetration direction D (or counter to the penetration direction D ') is magnetized, but similar to a speaker transverse to the direction of penetration (ie, substantially horizontal). For this purpose, in this case, for example, different permanent magnets with a central yoke or the like would be used. In addition, immersion coil drives are conceivable in which the magnet is moved and the coil is fixed. In this case, the actor would be 23 then attached to the magnet or would form the magnet in any case in sections.

Abschließend zeigt 6 eine alternative Ausgestaltung in Form einer Vorrichtung 10', welche als Nähmaschine ausgebildet ist. Die Nähmaschine 10' ist, wie eine handelsübliche Nähmaschine, grundsätzlich zweiteilig ausgebildet und zwar mit einem Oberarm 39 und einem Unterarm 40. Dem Oberarm 39 ist ein erfindungsgemäßer Bearbeitungskopf 11' zugeordnet, dessen Funktion im Wesentlichen der Funktion des Bearbeitungskopfes 11 nach 2 entspricht. Der Bearbeitungskopf 11' dient hierbei der oszillierenden Verlagerung einer als Nähnadel ausgebildeten Durchdringungseinheit 24'. Der Niederhalter 16' ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht zylinderartig, sondern eher gabelartig ausgeführt, wie man dies von handelsüblichen Nähmaschinen her kennt.Finally shows 6 an alternative embodiment in the form of a device 10 ' , which is designed as a sewing machine. The sewing machine 10 ' is, like a standard sewing machine, basically designed in two parts with an upper arm 39 and a forearm 40 , The upper arm 39 is a machining head according to the invention 11 ' whose function essentially corresponds to the function of the machining head 11 to 2 equivalent. The machining head 11 ' in this case serves the oscillating displacement of a trained as Nähnadel Durchdringungseinheit 24 ' , The hold down 16 ' is not cylindrical in this embodiment, but rather fork-shaped, as one knows this from commercial sewing machines ago.

Im Gegensatz zu einer handelsüblichen Nähmaschine ist dem Bearbeitungskopf 11' aber erfindungsgemäß ein, insbesondere separater, elektrodynamischere Linearantrieb, vorzugsweise ein Tauchspulenantrieb, im Bearbeitungskopf 11' zugeordnet. Bezüglich dessen Funktionsweise kann auf die voranstehenden Figurenbeschreibungen verwiesen werden.Unlike a standard sewing machine is the machining head 11 ' but according to the invention a, in particular separate, electrodynamic linear drive, preferably a plunger coil drive, in the machining head 11 ' assigned. Regarding its operation, reference may be made to the above description of the figures.

Der Unterarm 40 weist hingegen einen weiteren separaten Antrieb 41 auf, welcher in 6 lediglich schematisch dargestellt ist. Dieser separate Antrieb 41 dient dabei der Verlagerung der ebenfalls lediglich schematisch angedeuteten Greifereinheit 42, welche der Übernahme eines nach dem Durchstich der Nadel 24' durch den nicht dargestellten Körper zu übernehmenden Oberfadens dient. Der Oberfaden muss der Greifereinheit 42 zugänglich gemacht werden. Dies kann beispielsweise durch einen Schlingenhub, also eine Nadelbewegung, die nach dem unteren Totpunkt der Nadel in Richtung Ausstich erfolgt und den Faden von der Nadel löst, oder Ähnliches erfolgen.Forearm 40 has, however, another separate drive 41 on which in 6 is shown only schematically. This separate drive 41 serves the displacement of the also only schematically indicated gripper unit 42 which involves the acquisition of a needle after the puncture 24 ' serves to be absorbed by the body, not shown upper thread. The upper thread must be the gripper unit 42 be made accessible. This can be done for example by a loop stroke, ie a needle movement, which takes place after the bottom dead center of the needle in the direction of puncture and solves the thread from the needle, or the like.

Entscheidend ist vorliegend, dass der Bearbeitungskopf 11 seinen eigenen elektrodynamischen Linearantrieb, insbesondere einen Tauchspulenantrieb (und gegebenenfalls natürlich auch einen zusätzlichen Tangentialantrieb) aufweist und der Unterarm 40 ebenfalls einen separaten Antrieb. Auf diese Weise können die Antriebe jeweils sehr klein und leistungssparend ausgebildet werden.The decisive factor in the present case is that the machining head 11 its own electrodynamic linear drive, in particular a plunger coil drive (and optionally, of course, an additional tangential drive) and the forearm 40 also a separate drive. In this way, the drives can each be made very small and efficient.

Während bei einer herkömmlichen Nähmaschine typischerweise ein gemeinsamer, sehr kraftvoll ausgelegter Antrieb vorgesehen ist, der sämtliche Verlagerungsarbeiten übernehmen muss, kann vorliegend ein separater Tauchspulenantrieb die Nadel 24' verlagern, was besonders schnelle und variable Verlagerungs- bzw. Hubfrequenzen und Hubhöheneinstellungen ermöglicht.While in a conventional sewing machine typically a common, very powerful designed drive is provided, which must take over all relocation work, in the present case, a separate plunger drive the needle 24 ' shift, which allows particularly fast and variable displacement and stroke frequencies and Hubhöheneinstellungen.

7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die Vorrichtung 10'' einen Roboterarm 70 umfasst, an welchem der Bearbeitungskopf 11'' samt Durchdringungseinheit 24'' angeordnet ist. Der Bearbeitungskopf 11'' sowie die Durchdringungseinheit 24'' (welche entweder als Messer oder Nadel ausgeführt sein kann) sind hierbei gegenüber einer Vertikalrichtung V verkippbar ausgebildet, so dass der Bearbeitungskopf relativ zur Vertikalrichtung V also einen Winkel ausbilden kann. Diese Verkippbarkeit ermöglicht auch das Schneiden oder Nähen bzw. Durchdringen eines flächenhaften Körpers, welcher eine gewölbte oder dreidimensional geformte Oberfläche aufweist. Ein solcher Körper 72 ist strichliert in 7 dargestellt, wobei die Durchdringungseinheit 24'' gemäß 7 gerade in einen oberen, gewölbten Körperabschnitt 71 eindringt. Bei dem Körper kann es sich beispielsweise um ein Armaturenbrett oder eine ähnlich gewölbte körperliche Ausgestaltung handeln, welche nicht flach (eben) aber flächig und gewölbt ausgebildet ist. Alternativ kann der Roboterarm 70 samt Bearbeitungskopf 11'' aber selbstverständlich auch mit einer Nadel 24'' versehen sein, um beispielsweise den Saum eines gewölbten Kleidungsstückes, beispielsweise eines Ärmels oder ähnliches, zu nähen. Der Ärmel kann hierbei beispielsweise auf einem Gestell dreidimensional aufgehängt sein. Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Körperabschnitt 71 ebenfalls aufgehängt oder aufgebockt und wird von einem Ständer 73 gestützt, welcher an seinem Kopfbereich beispielsweise einen Teil der Auflagefläche 12 ausbilden kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Durchdringungseinheit 24'' dabei als Messer ausgebildet. 7 shows a further embodiment in which the device 10 '' a robot arm 70 includes at which the machining head 11 '' including penetration unit 24 '' is arranged. The machining head 11 '' as well as the penetration unit 24 '' (Which may be designed either as a knife or needle) are here formed tiltable relative to a vertical direction V, so that the machining head relative to the vertical direction V can thus form an angle. This tiltability also allows the cutting or sewing or penetration of a planar body, which has a curved or three-dimensionally shaped surface. Such a body 72 is dashed in 7 shown, wherein the penetration unit 24 '' according to 7 straight into an upper, arched body section 71 penetrates. The body may be, for example, a dashboard or a similarly curved physical embodiment, which is not flat (flat) but flat and curved. Alternatively, the robot arm 70 including processing head 11 '' but of course also with a needle 24 '' be provided, for example, to sew the hem of a curved garment, such as a sleeve or the like. The sleeve can be hung in three dimensions, for example on a frame. At the in 7 illustrated embodiment, the body portion 71 also hung or jacked up and is by a stand 73 supported, which at its head portion, for example, a part of the support surface 12 can train. In the illustrated embodiment, the penetration unit 24 '' thereby formed as a knife.

Claims (13)

Vorrichtung (10) zum Durchdringen, insbesondere Schneiden oder Durchstechen, eines flächenhaften, vorzugsweise biegeschlaffen, Körpers (13) oder Körperabschnitts (71), wie einer Tierhaut oder eines Textils, umfassend eine, vorzugsweise oberhalb einer Auflagefläche (12) für den Körper (13), höhenverstellbar angeordnete Durchdringungseinheit (24), welche von einem Antrieb (18) zur Erzeugung einer Hubbewegung oszillierend angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb als elektrodynamischer Linearantrieb (18), insbesondere Tauchspulenantrieb, ausgebildet ist, vorzugsweise derart, dass der Hubweg (a) und/oder die Hubfrequenz durch das elektrische Steuersignal des Antriebs (18) regulierbar sind.Contraption ( 10 ) for penetrating, in particular cutting or piercing, a planar, preferably limp, body ( 13 ) or body section ( 71 ), such as an animal skin or a textile, comprising one, preferably above a support surface ( 12 ) for the body ( 13 ), height-adjustable arranged penetration unit ( 24 ), which by a drive ( 18 ) is driven to oscillate to produce a lifting movement, characterized in that the drive as an electrodynamic linear drive ( 18 ), in particular plunger coil drive, is formed, preferably in such a way that the stroke (a) and / or the stroke frequency are controlled by the electrical control signal of the drive ( 18 ) are adjustable. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchdringungseinheit (24), insbesondere getriebelos, vorzugsweise über einen Adapter (27), an einem Tauchspulen-Aktor (23) des elektrodynamischen Linearantriebes (18) angeordnet ist.Contraption ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the penetration unit ( 24 ), in particular gearless, preferably via an adapter ( 27 ), on a moving coil actuator ( 23 ) of the electrodynamic linear drive ( 18 ) is arranged. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchdringungseinheit (24) beweglich an einem Bearbeitungskopf (11) angeordnet ist, welcher insbesondere an einem Bearbeitungsportal (15) beweglich festgelegt ist.Contraption ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the penetration unit ( 24 ) movable on a machining head ( 11 ), which in particular on a processing portal ( 15 ) is movably fixed. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf (11) einen Lüfter (37), insbesondere am der Durchdringungseinheit (24) abgewandten Ende, aufweist.Contraption ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the machining head ( 11 ) a fan ( 37 ), in particular at the penetration unit ( 24 ) facing away from, has. Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchdringungseinheit (24) ein, vorzugsweise am Bearbeitungskopf (11) angeordneter, Niederhalter (16) zum Glätten des Körpers (13) im Durchdringungsbereich zugeordnet ist, welcher insbesondere eine Öffnung (31) zum Hervortreten der Durchdringungseinheit (24) aufweist.Contraption ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the penetration unit ( 24 ), preferably at the processing head ( 11 ), Stripper plate ( 16 ) for smoothing the body ( 13 ) is assigned in the penetration region, which in particular an opening ( 31 ) for the emergence of the penetration unit ( 24 ) having. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (16) rotatorisch, insbesondere synchron zur rotatorischen Nachführung der Durchdringungseinheit (24), verlagerbar ist.Contraption ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the hold-down ( 16 ) rotatory, in particular synchronous to the rotational tracking of the penetration unit ( 24 ), is relocatable. Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein separater, vorzugsweise im Bearbeitungskopf (11) angeordneter, Tangentialantrieb (29) zur tangentialen Nachführung der Durchdringungseinheit (24) vorgesehen ist, welcher insbesondere nicht auf den Aktor (23) einwirkt.Contraption ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a separate, preferably in the processing head ( 11 ), tangential drive ( 29 ) for the tangential tracking of the penetration unit ( 24 ) is provided, which in particular not on the actuator ( 23 ) acts. Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen, insbesondere mit dem Aktor (23) kooperierenden, Wegsensor (33) zur Messung der Position der Durchdringungseinheit (24) aufweist, wobei der Sensor (33) vorzugsweise im Bearbeitungskopf (11) angeordnet ist, weiter vorzugsweise derart, dass er mit dem der Durchdringungseinheit (24) abgewandten Aktorende kooperiert.Contraption ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 10 ) one, in particular with the actuator ( 23 ) cooperating, displacement sensor ( 33 ) for measuring the position of the penetrating unit ( 24 ), wherein the sensor ( 33 ) preferably in the processing head ( 11 ), more preferably such that it is in contact with the penetrating unit ( 24 ) away actor end cooperates. Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Schneidvorrichtung (10) ausgebildet ist, wobei die Durchdringungseinheit (24) insbesondere als Messer, vorzugsweise als Cuttermesser, ausgebildet ist.Contraption ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the device as a cutting device ( 10 ), wherein the penetration unit ( 24 ) is designed in particular as a knife, preferably as a cutter knife. Vorrichtung (10') nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Nähmaschine (10') ausgebildet ist, wobei die Durchdringungseinheit insbesondere als Nadel (24') ausgebildet ist.Contraption ( 10 ' ) according to one of the preceding claims, characterized in that the device is used as a sewing machine ( 10 ' ), wherein the penetration unit in particular as a needle ( 24 ' ) is trained. Verfahren zum Durchdringen, insbesondere Schneiden oder Durchstechen, eines flächenhaften, biegeschlaffen Körpers (13), wie einer Tierhaut oder eines Textils, insbesondere unter Nutzung einer Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: • Aufbringen des Körpers (13) auf eine Auflagefläche (12) • oszillierendes Antreiben einer oberhalb der Auflagefläche (12) angeordneten Durchdringungseinheit (24) durch einen elektrodynamischen Linearantrieb (18) zur Bearbeitung des Körpers (13), und vorzugsweise Einstellen von Hubweg (a) und/oder Hubfrequenz der Durchdringungseinheit (24) durch Regulierung des elektrischen Antriebsteuersignals.Method for penetrating, in particular cutting or piercing, a planar, limp body ( 13 ), such as an animal skin or a textile, in particular using a device ( 10 ) according to any one of the preceding claims, comprising the steps of: • application of the body ( 13 ) on a support surface ( 12 ) • oscillating driving one above the bearing surface ( 12 ) arranged penetration unit ( 24 ) by an electrodynamic linear drive ( 18 ) for working the body ( 13 ), and preferably setting of stroke (a) and / or stroke frequency of the penetration unit ( 24 ) by regulation of the electric drive control signal. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: • Kalibrierung mit Hilfe eines Wegsensors (33) zur Ermittlung der Bewegung oder Position der Durchdringungseinheit (24), insbesondere in Abhängigkeit von einer angelegten Wechselspannung.Method according to Claim 11, characterized by the following method steps: • Calibration with the aid of a displacement sensor ( 33 ) for determining the movement or position of the penetration unit ( 24 ), in particular depending on an applied AC voltage. Vorrichtung (10) oder Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Roboterarm (70) umfasst, an welchem die Durchdringungseinheit (24''), und insbesondere auch der Antrieb (18), angeordnet ist.Contraption ( 10 ) or method according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprises a robot arm ( 70 ), at which the penetration unit ( 24 '' ), and in particular also the drive ( 18 ) is arranged.

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