-
Die Erfindung betrifft eine Nähanlage zum Nähen von mehrdimensional im Raum liegenden Nähten.
-
Eine derartige Nähanlage ist durch offenkundige Vorbenutzung der Nähanlage RS570 der Anmelderin bekannt.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nähanlage der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass auch topografisch unregelmäßig zu vernähende Teile dem Vernähen zugänglich gemacht werden, ohne dass es hierzu aufwendiger Sonderkonstruktionen bedarf.
-
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Nähanlage mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
-
Die Auslagerung der Motorkomponenten außerhalb der zu drehenden Teile, also außerhalb des Nadelstangen-Oberteils und des Greifer-Unterteils des Nähkopfes, ermöglicht es, die zu drehenden Komponenten sehr kompakt zu gestalten. Der Nähkopf kann dann mit einem frei zugänglichen Stichbildungsbereich gestaltet werden, wobei aufgrund der schwenk- bzw. drehbaren Gestaltung des Nadelstangen-Oberteils und des Greifer-Unterteils ggf. störende andere Komponenten der Nähanlage aus einem Nahtbereich geschwenkt werden können. Auch topografisch anspruchsvolle Nähaufgaben können so gelöst werden. Die Nähanlage kann neben einer den Nähkopf aufweisenden Nähmaschine noch einen Roboter zur mehrdimensionalen Positionierung der Nähmaschine im Raum aufweisen. Beim Schwenken des Nadelstangen-Oberteils und des Greifer-Unterteils im Nähkopf werden die Motoren nicht mitgeschwenkt. Zum Schwenken des Nadelstangen-Oberteils und/oder des Greifer-Unterteils im Nähkopf kann ein Zahnriemen-Antrieb zum Einsatz kommen. Der Schwenkantrieb zum Schwenken des Nadelstangen-Oberteils und des Greifer-Unterteils im Nähkopf kann vom Nähantrieb zum Antreiben der Stichbildungswerkzeuge unabhängig gestaltet sein. Bei der Nähmaschine kann es sich um eine 2-Nadel-Nähmaschine handeln. Es kann sich um eine Kettenstich-Nähmaschine, insbesondere um eine Doppel-Kettenstich-Nähmaschine handeln. Bei einer Nähmaschine der Nähanlage kann es sich um eine Säulen-Nähmaschine handeln. Die zu erzeugenden Nähte können nicht eben dreidimensional im Raum liegen.
-
Eine Drehbarkeit des Nadelstangen-Oberteils und des Greifer-Unterteils nach Anspruch 2 ermöglicht eine besonders flexible Verwendung der Nähanlage. Grundsätzlich können das Nadelstangen-Oberteil und das Greifer-Unterteil frei im Nähkopf, also um mehr als 360° im Nähkopf drehbar gelagert sein.
-
Nut/Federverbindungen mit einem Ringglied nach einem der Ansprüche 3 bis 5 ermöglichen eine betriebssichere Ankopplung der nicht mitgeschwenkten Motorkomponenten an die verschwenk- bzw. verdrehbaren Komponenten, also an das Nadelstangen-Oberteil und das Greifer-Unterteil.
-
Mindestens ein Exzenter nach Anspruch 6 ermöglicht eine sichere Erzeugung der jeweiligen Antriebsbewegung.
-
Der Antrieb der Hubverlagerungsbewegung des Drückerfußes einerseits sowie eine Transportbewegung der Nadelstange andererseits kann insbesondere über jeweilige Exzenter von ein und derselben Antriebswelle abgeleitet werden.
-
Eine Schiebewelle nach Anspruch 7 ermöglicht einen sicheren Antrieb der Greiferbewegung. Die Schiebeachse der Schiebewelle kann mit der Schwenkachse des Greifer-Unterteils zusammenfallen.
-
Ein Greiferantrieb nach Anspruch 8 gewährleistet, dass der mindestens eine Greifer insbesondere einer Nadeltransportbewegung der zugeordneten Nadel folgt. Soweit jeweils eine der Bewegungskomponenten mit Hilfe einer Schiebewelle nach Anspruch 7 erzeugt wird, können zwei Schiebewellen zum Antreiben des Greifers längs der beiden Bewegungskomponenten zum Einsatz kommen. Eine der Schiebewellen kann als Hohlwelle ausgeführt sein, in welcher die andere der beiden Schiebewellen läuft.
-
Die Vorteile einer Nut/Federverbindung mit einem Ringglied nach Anspruch 9 und einer Exzenterübertragung nach Anspruch 10 in Bezug auf den Greifer entsprechen denen, die vorstehend im Zusammenhang mit dem Nadelstangenantrieb bereits erläutert wurden.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
-
1 eine innere Details preisgebende Seitenansicht einer Nähmaschine einer Nähanlage zum Nähen von mehrdimensional im Raum liegenden Nähten;
-
2 vergrößert eine nähkopfseitige Baugruppe der Nähmaschine, nämlich ein Nähkopf-Oberteil mit einem hierin drehbar gelagerten Nadelstangen-Oberteil;
-
3 eine wiederum interne Details preisgebende, gebrochene Ansicht auf einen Nähkopf der Nähmaschine aus Blickrichtung III in 1;
-
4 perspektivisch und vergrößert Stichbildungskomponenten der Nähmaschine, insbesondere Komponenten eines Nähkopf-Unterteils, in dem ein Greifer-Unterteil mit einem Greifer synchron mit dem Nadelstangen-Oberteil angetrieben schwenkbar gelagert ist;
-
5 eine wiederum interne Details preisgebende Ansicht auf das Nähkopf-Unterteil aus Blickrichtung V in 1;
-
6 in einer zu 4 ähnlichen Darstellung Komponenten einer Gelenkverbindung des Greifer-Unterteils, über die eine zweidimensionale Greiferbewegung angetrieben wird, aus einer in etwa entgegengesetzten Blickrichtung zu 4; und
-
7 in einer zu den 4 und 6 ähnlichen Darstellung die Gelenkverbindung des Greifer-Unterteils, gesehen aus einer Blickrichtung, die zu denjenigen der 4 und 6 etwa um 90° verdreht ist.
-
Eine Nähanlage 1 dient zum Nähen von mehrdimensional und insbesondere von nicht eben dreidimensional im Raum liegenden Nähten. Ein Anwendungsbeispiel für die Nähanlage 1 ist das Anbringen von Ziernahtapplikationen im Innenraum von Fahrzeugen, beispielsweise an Instrumententafeln, Türseitenverkleidungen oder Armauflagen. Zur Nähanlage 1 gehört eine in der 1 im Detail dargestellte Nähmaschine 2, die getragen wird von einem nur schematisch dargestellten Arm 3 eines Roboters 4, mit dem die Nähmaschine 2 beliebig gesteuert in fünf oder sechs Freiheitsgraden im Raum orientiert werden kann.
-
Zur Erleichterung von Lagebeziehungen ist in den Figuren jeweils ein kartesisches xyz-Koordinatensystem angegeben. Die x-Achse, längs der in einer Ausgangsstellung von nachfolgend noch näher beschriebenen Stichbildungswerkzeugen die Naht erzeugt wird, steht senkrecht auf der Zeichenebene der 1 und läuft aus dieser heraus. Die y-Richtung verläuft in der 1 nach rechts und die z-Richtung verläuft in der 1 nach oben.
-
Die Nähmaschine 2 hat ein Gehäuse 5 mit einem C-förmigen Grundaufbau mit einem Gehäuseoberteil 6, einem Gehäuseunterteil 7 und einem diese beiden Teile zur C-Form verbindenden Ständer 8. Das Gehäuseoberteil 6 und das Gehäuseunterteil 7 verlaufen längs der y-Richtung. Der Ständer 8 verläuft längs der z-Richtung.
-
Als Stichbildungskomponenten hat die Nähmaschine 2 zwei Nähnadeln 9, 10 (vgl. 2), die von einer gemeinsamen Nadelstange 11 (vgl. 3) getragen werden. Die Nadelstange 11 ist in einem Nadelstangen-Oberteil 12 längs ihrer Längsachse 13 auf- und abgehend angetrieben gelagert.
-
Das Nadelstangen-Oberteil 12 ist wiederum in einem Nähkopf-Oberteil 14 um die Nadelstangen-Längsachse 13 angetrieben schwenkbar, nämlich um 360° drehbar, gelagert. Die Nadelstangen-Längsachse 13 verläuft parallel zur z-Achse.
-
Das Nähkopf-Oberteil 14 bildet einen endseitigen Abschnitt des Gehäuseoberteils 6.
-
Als weitere Stichbildungskomponente dienen zwei Greifer 15, 16, die an einem Greifer-Unterteil 17 synchron mit den Nähnadeln 9, 10 zur Stichbildung angetrieben gelagert sind. Das Greifer-Unterteil 17 bildet eine Säule der Nähmaschine 2. Das Greifer-Unterteil 17 ist wiederum um die Nadelstangen-Längsachse 13 synchron mit dem Nadelstangen-Oberteil 12 in einem Nähkopf-Unterteil 18 angetrieben schwenkbar gelagert. Das Nähkopf-Unterteil 18 stellt einen endseitigen Abschnitt des Gehäuseunterteils 7 dar.
-
Aufgrund der Säulengestaltung des Greifer-Unterteils 17 und des Nähkopf-Unterteils 18 ist ein Stichbildungsbereich, in dem die Naht mit der Nähmaschine 2 erzeugt wird, sehr frei von allen Seiten her zugänglich.
-
Bei der Stichbildung werden die beiden Nähnadeln 9, 10 längs der Nadelstangen-Längsachse 13 auf- und abgehend und zudem zum Nadeltransport in +/–x-Richtung schwingend angetrieben. Synchron hierzu wird eine Schwenkbewegung der Greifer 15, 16 mit in etwa parallel zur x-y-Ebene liegender ovaler Bewegungsbahn angetrieben. Eine x-Komponente dieses Bewegungsovals der Greifer 15, 16 ist dabei größer als eine y-Komponente.
-
Der Antrieb dieser Stichbildungsbewegungen der Nähnadeln 9, 10 und der Greifer 15, 16 erfolgt angetrieben von einem Näh-Antriebsmotor 19, der in dem Ständer 8 des Gehäuses 5 untergebracht ist. Der Näh-Antriebsmotor 19 treibt über ein darunter montiertes Winkelgetriebe 20 und einen Zahnriemen 21 eine Nähantriebs-Unterwelle 22 an, die parallel zur y-Achse im Gehäuseunterteil 7 bis zum Nähkopf-Unterteil 18 verläuft. Über die Unterwelle 22 werden zwei Exzenter 23, 24 angetrieben, die im Nähkopf-Unterteil 18 untergebracht sind und über eine Zahnriemenverbindung zum synchronen Antrieb miteinander in Antriebsverbindung stehen.
-
Abtriebsseitig steht der Exzenter 23 mit einer Schiebe-Innenwelle 25 in Verbindung, die parallel zur z-Achse durch das Nähkopf-Unterteil 18 bis zu einer Gelenkverbindung 26 (vgl. 4 bis 7) verläuft, über die die Greifer 15, 16 mit dem drehbaren Greifer-Unterteil 17 verbunden sind. Eine Wirkverbindung zwischen dem Exzenter 23 und der Schiebe-Innenwelle 25 erfolgt über einen Ring-Mitnehmer 27. Beim Verdrehen des Greifer-Unterteils 17 zum Nähkopf-Unterteil 18 um die Nadelstangen-Längsachse 13, die mit der Schiebewellen-Längsachse zusammenfällt, wird die Schiebe-Innenwelle 25 in einer Schiebeöse 28 des Exzenters 23 verdreht. Eine Ring-Symmetrieachse der Schiebeöse 28 fällt mit der Nadelstangen-Längsachse 13 zusammen.
-
Am dem Ring-Mitnehmer 27 abgewandten greiferseitigen Ende ist an der Schiebe-Innenwelle 25 ein Schiebehebel 29 fixiert. An diesem montiert ist eine Schwenkhebel-Baugruppe 30, die eine z-Schwingbewegung (vgl. Doppelpfeil 31 in der 7) des Schiebehebels 29 in eine Drehschwingbewegung (vgl. Doppelpfeil 32 in der 7) um eine zur y-Achse parallele Greifer-Hauptschwenkachse 33 überträgt.
-
Drehfest mit der Schwenkhebel-Baugruppe 30 verbunden ist ein Greiferträger 34, an dem die beiden Greifer 15, 16 montiert sind.
-
Der zweite Exzenter 24 im Nähkopf-Unterteil 18 ist über einen entsprechenden Ring-Mitnehmer 27 und eine Schiebeöse 28 mit einer Schiebe-Außenwelle 35 verbunden. Der zweite Exzenter 24 überträgt die Drehbewegung der Unterwelle 22 in eine z-Schwingbewegung der Schiebe-Außenwelle 35. Die Schiebe-Außenwelle 35 umgibt die Schiebe-Innenwelle 25 und ist mit dieser drehbar im Nähkopf-Unterteil 18 gelagert.
-
Am dem Ring-Mitnehmer 27 abgewandten, greiferseitigen Ende ist an der Schiebe-Außenwelle 35 wiederum ein Schiebehebel 36 fixiert, an dem ein Schwenkhebel 37 angelenkt ist. Letzterer ist an einem fest mit dem Greiferträger 34 verbundenen Grundkörper 38 der Gelenkverbindung 26 angelenkt. Der Schwenkhebel 37 überträgt eine z-Schwingbewegung (vgl. Doppelpfeil 39 in der 7) des Schiebehebels 36 in eine Dreh-Schwingbewegung (vgl. Doppelpfeil 40 in der 7) des Grundkörpers 38 um eine Greifer-Nebenschwenkachse 41.
-
Ein Zusammenspiel eines Verschwenkens des Greiferträgers 34 mit dem Grundkörper 38 einerseits um die Greifer-Hauptschwenkachse 33 und andererseits um die Greifer-Nebenschwenkachse 41 sorgt für die oben bereits erwähnte ovale Bewegungsbahn der Greifer 15, 16 in der xy-Ebene. Diese Bewegungsbahn erfolgt synchronisiert zur Bewegung der Nadelstange 11, deren Antrieb nachfolgend erläutert wird.
-
Über einen weiteren Zahnriemen 42 wird eine Drehbewegung der Unterwelle 22 übertragen in eine Drehbewegung einer Oberwelle 43, die parallel zur y-Richtung im Gehäuseoberteil 6 verläuft. Die Oberwelle 43 treibt eine Kurbel 44 an, die über einen Ring-Mitnehmer 45 mit der Nadelstange 11 zum Antrieb von deren Auf- und Abbewegung längs der z-Achse verbunden ist. Beim Verdrehen des Nadelstangen-Oberteils 12 im Nähkopf-Oberteil 14 bildet der Ring-Mitnehmer 45 eine Nut/Federverbindung mit einem drehfest mit der Nadelstange 11 verbundenen Ringglied 46 und einer hiermit zusammenwirkenden und fest mit der Kurbel 44 verbundenen Gabel-Komponente. Eine Ring-Symmetrieachse des Ringglieds 46 fällt mit der Nadelstangen-Längsachse 13 zusammen.
-
Über eine Kupplung wird die Drehbewegung der Oberwelle 43 übertragen in eine Drehbewegung einer Nadeltransport/Drückerfuß-Antriebswelle 47, die in den 1 und 2 vor der Oberwelle 43 angeordnet ist und diese abschnittsweise verdeckt.
-
Die Nadeltransport/Drückerfuß-Antriebswelle 47 treibt einen Nadeltransport-Exzenter 48 und einen Drückerfuß-Exzenter 49 an.
-
Ein in z-Richtung (vgl. Doppelpfeil 50 in der 2) schwingender Schiebehebel 51 des Nadeltransport-Exzenters 48 steht über einen gabelförmigen Gelenkhebel 52 und eine Nut/Federverbindung 53 mit einem Ringglied 54 in Verbindung. Eine Ring-Symmetrieachse des Ringglieds 54 fällt mit der Nadelstangen-Längsachse 13 zusammen. Zwei einander gegenüberliegende Federn der Gabel des Gelenkhebels 52 greifen dabei in eine umlaufende Nut des Ringglieds 54 ein. Das Ringglied 54 ist drehfest mit dem Nadelstangen-Oberteil 12 verbunden. Axial ist das Ringglied 54 entsprechend dem Antrieb über den Gelenkhebel 52 zu einem Grundkörper des Nadelstangen-Oberteils 12 beweglich (vgl. Doppelpfeil 55 in 3). Am Ringglied 54 ist über eine Gelenkverbindung 56 ein Nadeltransporthebel 57 (vgl. 3) angelenkt, der über eine weitere Gelenkverbindung 58 mit dem Grundkörper des Nadelstangen-Oberteils 12 verbunden ist. Über einen Bolzen 59 ist der Nadeltransporthebel 57 mit einer Führung 60 der Nadelstange 11 verbunden, die gleichzeitig auch eine Führung für eine Drückerfußstange 61 eines Drückerfußes 62 darstellt.
-
Die Schwingbewegung 55 des Ringgliedes 54 sorgt somit zu einer Nadeltransport-Schwingbewegung (vgl. Doppelpfeil 63 in der 3) der Nähnadeln 9, 10 gemeinsam mit dem Drückerfuß 62 in der xz-Ebene.
-
Der Drückerfuß-Exzenter 49 wirkt über einen weiteren Schiebehebel 64, der in z-Richtung angetrieben schwingt (vgl. Doppelpfeil 65 in der 2) mit einem weiteren gabelförmigen Gelenkhebel 66 zusammen, der ebenfalls über eine Nut-Federverbindung 53 mit einem Ringglied 67 des Nadelstangen-Oberteils 12 zusammenwirkt. Eine Ring-Symmetrieachse des Ringglieds 67 fällt mit der Nadelstangen-Längsachse 13 zusammen. Hierdurch wird eine z-Schwingbewegung des Ringglieds 67 bewirkt (vgl. Doppelpfeil 68 in 3). Das Ringglied 67 steht mit der Drückerfußstange 61 in Schubverbindung. Die Schwingbewegung 68 des Ringglieds 67 überträgt sich somit in eine entsprechende Hubbewegung des Drückerfußes 62.
-
Unabhängig vom Antrieb der Stichbildungskomponenten über den Näh-Antriebsmotor 19 erfolgt ein Schwenk- bzw. Drehantrieb einerseits des Nadelstangen-Oberteils 12 und andererseits des Greifer-Unterteils 17 um die Nadelstangen-Längsachse 13.
-
Diesen Antrieb bewerkstelligt ein Drehmotor 69, der über einen Zahnriemen 70 eine Drehantriebswelle 71 antreibt, die parallel zur z-Achse im Ständer 8 zwischen dem Gehäuseoberteil 6 und dem Gehäuseunterteil 7 verläuft. Drehfest mit der Drehantriebswelle 71 sind auf Höhe des Gehäuseoberteils 6 ein erstes, oberes Zahnrad 72 und auf Höhe des Gehäuseunterteils 7 ein zweites, unteres Zahnrad 73 verbunden.
-
Das obere Zahnrad 72 treibt über einen im Gehäuseoberteil 6 verlaufenden Zahnriemen 74 ein drehfest mit dem Grundkörper des Nadelstangen-Oberteils 12 verbundenes Zahnrad 75 an. Parallel hierzu treibt das untere Zahnrad 73 über einen im Gehäuseunterteil 7 verlaufenden Zahnriemen 76 ein drehfest mit einem Grundkörper des Greifer-Unterteils 17 verbundenes Zahnrad 77 an. Über die Drehantriebswelle 71 sind die Verschwenkungen bzw. Verdrehungen einerseits des Nadelstangen-Oberteils 12 im Nähkopf-Oberteil 14 und andererseits des Greifer-Unterteils 17 im Nähkopf-Unterteil 18 miteinander synchronisiert.
-
Zum Nähen der mehrdimensional im Raum liegenden Naht wird die Nähmaschine 2 über eine zentrale Steuerung 78, die in der 1 schematisch dargestellt ist, und mit den Antriebskomponenten der Nähanlage 1 in nicht dargestellter Weise in Signalverbindung steht, durch entsprechende Ansteuerung des Roboters 4 in Position gebracht. Anschließend folgen die Stichbildungswerkzeuge 9, 10, 15 und 16 dem vorgegebenen Nahtverlauf. Je nach der Topografie der zu vernähenden Bauteile und je nach dem Nahtverlauf werden das Nadelstangen-Oberteil 12 und synchron hierzu das Greifer-Unterteil 17 synchron zueinander um die Nadelstangen-Längsachse 13 relativ zum Gehäuse 5 verschwenkt. Auf diese Weise sind auch schwer zugängliche Nahtorte erreichbar.
