DE102022206102A1 - sewing system - Google Patents
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Abstract
Eine Nähanlage (1) hat eine CNC-Steuerung (2) und eine Nähmaschine (3). Letztere hat eine Nähgut-Auflageplatte (6), ein Näh-Oberteil (4) und ein Näh-Unterteil (5). Letzteres hat einen gesteuert drehantreibbaren Greifer mit einem Unterfaden-Vorrat in einer Greiferkapsel. Der Greifer ist um eine Achse drehbar, die parallel zur Nähgut-Auflage verläuft. Der Greifer hat einen Durchmesser von mindestens 30 mm. Eine im Bereich der Nähgut-Auflage angeordnete Kapsel-Haltekomponente ist mit der Greiferkapsel so in Eingriff, dass sie die Greiferkapsel bei einer Drehung des Greifers nicht mitdreht. Das Näh-Unterteil hat einen gesteuert antreibbaren Kapsellüfter zur Verlagerung der Greiferkapsel zwischen einer Neutralstellung und einer gelüfteten Stellung, in der ein Freiraum für einen Faden zwischen der Greiferkapsel und der Kapsel-Haltekomponente im Vergleich zur Neutralstellung vergrößert ist. Es resultiert eine Nähanlage, bei der eine Massenfertigung auch bei Einsatz dicker Fäden mit hoher Gesamtanlageneffektivität gewährleistet ist.A sewing system (1) has a CNC control (2) and a sewing machine (3). The latter has a material support plate (6), a sewing upper part (4) and a sewing lower part (5). The latter has a controlled, rotatable gripper with a supply of bobbin thread in a gripper capsule. The gripper can be rotated about an axis that runs parallel to the material support. The gripper has a diameter of at least 30 mm. A capsule holding component arranged in the area of the material support is engaged with the gripper capsule in such a way that it does not rotate the gripper capsule when the gripper rotates. The sewing lower part has a controlled, drivable capsule lifter for moving the hook capsule between a neutral position and a lifted position, in which a free space for a thread between the hook capsule and the capsule holding component is increased in comparison to the neutral position. The result is a sewing system in which mass production is guaranteed even when using thick threads with high overall system effectiveness.
Description
Die Erfindung betrifft eine Nähanlage.The invention relates to a sewing system.
Derartige Nähanlagen sind zur Fertigung von Nähten zum Beispiel für die Automobilindustrie und im Bereich der technischen Textilien vom Markt her bekannt.Such sewing systems are known from the market for producing seams, for example for the automotive industry and in the field of technical textiles.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nähanlage so weiterzubilden, dass hierüber eine Massenfertigung auch bei Einsatz dicker Fäden mit hoher Gesamtanlageneffektivität gewährleistet ist.It is an object of the present invention to develop a sewing system in such a way that mass production is guaranteed with high overall system effectiveness even when using thick threads.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Nähanlage mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved according to the invention by a sewing system with the features specified in
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es möglich ist, einen grundsätzlich beispielsweise aus der
Das Näh-Unterteil kann so ausgeführt sein, dass ein halbautomatisches oder vollautomatisches Spulen-Wechselsystem zum entsprechend automatisierten Austausch des Unterfaden-Vorrats zum Einsatz kommen kann. Dies erhöht eine Gesamtanlageneffektivität der Nähanlage zusätzlich.The sewing lower part can be designed in such a way that a semi-automatic or fully automatic bobbin changing system can be used for the correspondingly automated exchange of the lower thread supply. This further increases the overall effectiveness of the sewing system.
Mit der Nähanlage ist eine Fertigung von Nähten für die Automobilindustrie, zum Beispiel von Dashboard-, Fahrzeugsitz-, Gurt- oder Airbag-Nähten möglich.The sewing system can be used to produce seams for the automotive industry, for example dashboard, vehicle seat, belt or airbag seams.
Zur Halterung des Näh-Oberteils und des Näh-Unterteils der Nähmaschine der Nähanlage kann ein C-Rahmen oder auch eine andere Rahmengeometrie genutzt werden.A C-frame or another frame geometry can be used to hold the sewing upper part and the sewing lower part of the sewing machine of the sewing system.
Eine Auf- und Abbewegung der Nadelstange kann längs einer z-Koordinate eines Nähanlagen-Koordinatensystems erfolgen. In diesem Fall können das Näh-Oberteil mit dem Näh-Unterteil gemeinsam und/oder die Nähgut-Auflageplatte längs der x- und/oder längs der y-Koordinate über entsprechend gesteuerte Antriebe verlagerbar ausgeführt sein. Die Nähanlage kann also mit beweglicher Nähmaschine und/oder mit beweglicher Nähgut-Auflageplatte ausgeführt sein.The needle bar can move up and down along a z coordinate of a sewing system coordinate system. In this case, the sewing upper part can be designed together with the sewing lower part and/or the material support plate can be displaced along the x and/or along the y coordinates via appropriately controlled drives. The sewing system can therefore be designed with a movable sewing machine and/or with a movable material support plate.
Die Nähmaschine kann mit einer Überwachung einer Restfadenmenge für den Oberfaden und/oder den Unterfaden ausgeführt sein. Die Nähmaschine kann mit mindestens einem Vibrationssensor zur Überwachung eines Wartungsbedarfs insbesondere von Lagern der Nähanlage, insbesondere des Näh-Oberteils und/oder des Näh-Unterteils ausgeführt sein. Das Näh-Oberteil kann mit einer Nadelkühlung ausgeführt sein.The sewing machine can be designed with monitoring of a remaining thread quantity for the upper thread and/or the lower thread. The sewing machine can be designed with at least one vibration sensor for monitoring maintenance requirements, in particular of bearings of the sewing system, in particular of the upper sewing part and/or the lower sewing part. The sewing top can be designed with a needle cooling system.
Eine Fadenschneideinrichtung nach Anspruch 2 führt zu einem sauberen Nahtbild. Es kann eine Fadenschneideinrichtung nach Art derjenigen zum Einsatz kommen, die bekannt ist aus der
Eine Ausführung der Fadenschneideinrichtung nach Anspruch 3 hat sich zur Erzeugung eines möglichst kurzen Überstandes innerhalb eines reproduzierbaren Prozessablaufs bewährt. Das Schneidmesser kann über eine Kurve beziehungsweise Kulisse geführt werden.An embodiment of the thread cutting device according to
Eine schmale Gehäusekopf-Ausführung des Näh-Oberteils nach Anspruch 4 ermöglicht es, dass innerhalb der Nähanlage mehrere Nähmaschinen nebeneinander parallel zur Abarbeitung eines großen Nähfeldes zusammenwirken. Die Breite des Gehäusekopfes des Näh-Oberteils kann 280 mm, kann 250 mm betragen und kann auch noch geringer sein. Regelmäßig ist diese Breite mindestens 200 mm.A narrow housing head design of the sewing upper part according to
Eine Montage des Oberfaden-Vorrats nach Anspruch 5 ermöglicht eine besonders geringe Breite des Näh-Oberteils in der Betriebsausführung. Der Oberfaden-Vorrat kann dann mit dem Gehäuse-Armabschnitt fluchtend ausgeführt sein.Assembly of the upper thread supply according to
Eine Fadenspannungseinrichtung nach Anspruch 6 ermöglicht eine gute Nahtbildkontrolle. Die Fadenspannung kann für einzelne Naht-Teilstrecken einer insgesamt zu erzeugenden Naht unterschiedlich einstellbar sein.A thread tensioning device according to
Ein Drückerfuß nach Anspruch 7 erlaubt eine Anpassung des Nähprozesses an unterschiedliche Nähgutbedingungen. Die Drückerfuß-Einstellbarkeit kann individuell für Naht-Teilstrecken einer insgesamt zu erzeugenden Naht möglich sein, sodass entsprechenden teilstreckenabhängigen Anforderungen Rechnung getragen werden kann.A presser foot according to
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
-
1 schematisch Hauptkomponenten einer CNC-gesteuerten Nähanlage mit einer Nähmaschine, aufweisend ein Näh-Oberteil und ein hiermit zusammenwirkendes Näh-Unterteil in einer Seitenansicht; -
2 perspektivisch ein Näh-Oberteil zum Einsatz in der Nähanlage nach1 ; -
3 perspektivisch ein Näh-Unterteil zum Einsatz in der Nähanlage nach1 ; -
4 in einer Stirnansicht Details des Näh-Unterteils einschließlich eines gesteuert antreibbaren Kapsellüfters; -
5 in einer Ansicht auf das Näh-Unterteil schräg von oben eine Greiferkapsel eines Greifers relativ zu einer Kapsel-Haltekomponente in einer Neutralstellung; -
6 in einer zu5 ähnlichen Darstellung die Greiferkapsel in einer im Vergleich zur Neutralstellung aufgrund einer Wirkung eines Kapsellüfters gelüfteten Stellung, die auch als Offenstellung bezeichnet ist; und -
7 in einer Seitenansicht eine Ausführung des Näh-Oberteils mit einem Fadenfinger zum Zurückziehen eines Oberfadens nach dem Nähen einer Naht und vor einem Fadenschneiden.
-
1 schematically main components of a CNC-controlled sewing system with a sewing machine, having an upper sewing part and a sewing lower part interacting therewith in a side view; -
2 perspectively a sewing top for use in thesewing system 1 ; -
3 perspectively a sewing base for use in thesewing system 1 ; -
4 in a front view details of the sewing lower part including a controlled driven capsule fan; -
5 in a view of the sewing lower part obliquely from above, a gripper capsule of a gripper relative to a capsule holding component in a neutral position; -
6 in one too5 Similar illustration, the gripper capsule is in a position that is lifted compared to the neutral position due to the action of a capsule fan, which is also referred to as the open position; and -
7 in a side view an embodiment of the sewing top with a thread finger for pulling back an upper thread after sewing a seam and before thread cutting.
Eine Nähanlage 1 hat eine in der
Die Nähanlage 1 hat weiterhin eine Näh-Auflageplatte 6, die eine Nähgut-Auflage in einer Nähgut-Auflageebene 7 vorgibt.The
Das Näh-Oberteil 4 und das Näh-Unterteil 5 der Nähmaschine 3 sind an einem Rahmen 8 der Nähmaschine 3 der Nähanlage 1 montiert.The sewing
Zur Erleichterung der Beschreibung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein kartesisches xyz-Koordinatensystem verwendet. In der
Der Rahmen 8 ist grob C-förmig so gestaltet, dass eine nutzbare Nähfläche in der xy-Ebene insbesondere auch längs der y-Richtung eine große Erstreckung haben kann, die größer sein kann als 1000 mm x 1000 mm.The
Beim Nähen wird die Nähgut-Auflageplatte 6 relativ zum Näh-Oberteil 4 einerseits und zum Näh-Unterteil 5 andererseits längs der x-Richtung und/oder längs der y-Richtung verlagert. Diese Relativverlagerung kann je nach Ausführung der Nähanlage 1 so sein, dass sich der Rahmen 8 der Nähmaschine 3 relativ zur Nähgut-Auflageplatte 6 bewegt, die Nähgut-Auflageplatte 6 also fixiert ist, oder dass sich die Nähgut-Auflageplatte 6 zum dann feststehenden Rahmen 8 bewegt. In einer weiteren Variante können sich sowohl der Rahmen 8 als auch die Nähgut-Auflageplatte 6 relativ zueinander längs der x-Richtung und/oder längs der y-Richtung bewegen.When sewing, the
Das Näh-Oberteil 4 hat eine Oberfaden-Führung zur Führung eines Oberfadens von einem Oberfaden-Vorrat 10 in Form einer Garnrolle hin zur Nadelstange 9. Der Oberfaden ist längs dieser Oberfaden-Führung in der
Im Bereich der Fadenklemme 11 kann ein Fadenbruchsensor 13 angeordnet sein, der als optischer Sensor ausgeführt sein kann. Über einen solchen Fadenbruchsensor 13 kann überwacht werden, ob der Nadelstange 9 noch Oberfaden zugeführt wird.In the area of the thread clamp 11, a
Zur Oberfaden-Führung gehört weiterhin ein Fadenhebel 14 sowie eine Fadenspannungs-Reguliereinrichtung 15, mit der eine Fadenspannung des Oberfadens vorgegeben werden kann. Im Bereich des Fadenhebels 14 kann je nach Ausführung des Näh-Oberteils 4 ein Fadenspannungssensor 16 angeordnet sein, über den eine Fadenspannung des Oberfadens überwacht werden kann.The upper thread guide also includes a
Die Bewegung der Nadelstange 9 sowie des Fadenhebels 14 wird über einen Nähantriebsmotor 17 gesteuert angetrieben. Manuell kann eine Position von Nähwerkzeugen der Nähmaschine 3 über ein Handrad 18 des Näh-Oberteils 4 angefahren werden. Eine Drehachse des Handrads 18 verläuft parallel zur x-Richtung, also senkrecht zu einer C-Ebene (yz-Ebene) des Rahmens 8 und auch senkrecht zur Erstreckung einer Armwelle (Erstreckung längs der y-Richtung) des Näh-Oberteils 4, von deren Drehbewegung der Antrieb der Nadelstange 9 und des Fadenhebels 14 abgeleitet wird.The movement of the
Das Näh-Oberteil 4 kann zusätzlich mit einem Drückerfuß ausgerüstet werden, der in der
Zur Federung der Drückerfußstange 19 kann ein pneumatischer Lüfterantrieb 21 vorgesehen sein.A
Ein weiterer Überwachungssensor 22 des Näh-Oberteils 4 überwacht eine Stellung „oberer Totpunkt“ der Nadelstange 9. Der Überwachungssensor 22 kann also optischer Sensor ausgeführt sein.Another
Zur Überwachung eines Lagerzustandes des Näh-Oberteils 4 kann dieses einen Schwingungssensor 23 aufweisen. Sobald mit dem Schwingungssensor 23 erfasste Schwingungen des Näh-Oberteils 4 einen Toleranzwert überschreiten, kann ein Signal zur Vorbereitung einer Wartung der Nähmaschine 3 ausgegeben werden.To monitor the storage condition of the sewing
Zur Überwachung eines Schmierstoff-Füllstandes, insbesondere eines Öl-Füllstandes, zum Schmieren beweglicher Teile des Näh-Oberteils 4 hat das Näh-Oberteil 4 einen Füllstandsensor 24.To monitor a lubricant fill level, in particular an oil fill level, for lubricating moving parts of the sewing
Zur Überwachung eines Füllstands des Oberfaden-Vorrats 10 dient ein Oberfaden-Füllstandsensor 25, bei dem es sich um einen optischen Sensor handeln kann.An upper thread
Der Oberfaden-Vorrat 10 ist an einem Gehäusekopf 26 des Näh-Oberteils 4 montiert. Diese Montageposition des Oberfaden-Vorrats 10 ist in einer Verlängerung eines Gehäuse-Armabschnitts 27 des Näh-Oberteils 4, der sich längs der y-Richtung erstreckt und der im Gehäusekopf 26 endet.The
Im Gehäusekopf 26 ist die Nadelstange 9 und die Drückerfußstange 19 geführt.The
Je nach Ausführung des Näh-Oberteils 4 kann der Gehäusekopf 26 in einer Betriebsausführung einschließlich des Oberfaden-Vorrats 10 eine Breite in der x-Dimension, also parallel zur Nähgut-Auflageebene 7 und senkrecht zur Erstreckungsdimension y des Gehäuse-Armabschnitts 27, aufweisen, die höchstens 300 mm beträgt und die beispielsweise 280 mm oder auch 250 mm betragen kann.Depending on the design of the sewing
Alternativ kann der Oberfaden-Vorrat 10 auch am Rahmen 8 montiert oder auch neben dem Gehäusekopf 26 angeordnet sein, wie in den
Zur Nähanlage 1 gehört weiterhin eine in der
Einschließlich der Greiferspitze ist der Greifer 30 um eine parallel zur y-Achse verlaufende Drehachse 33 drehbar. Diese Drehachse 33 verläuft parallel zur Nähgut-Auflage 7, also parallel zur xy-Ebene.Including the gripper tip, the
Die Aufnahme in der Greiferkapsel 32 für die Greiferspule 31 mit dem Unterfaden-Vorrat hat einen Außendurchmesser, gemessen senkrecht zur Drehachse 33, der größer ist als 30 mm.The receptacle in the
Im Bereich der Nähgut-Auflageplatte 6 ist als Kapsel-Haltekomponente ein Haltesteg 34 (vergleiche
Das Näh-Unterteil 5 hat einen gesteuert antreibbaren Kapsellüfter 37 (vergleiche
Eine Hebelspitze des Kapsellüfters 37 wirkt zur Verlagerung der Greiferkapsel 32 in Umfangsrichtung mit einer Gegenfläche der Greiferkapsel 32 zusammen.A lever tip of the
Der Drehantrieb des Greifers 30 und auch der Antrieb des Kapsellüfters 37 wird abgeleitet von einem Nähantrieb 38 des Näh-Unterteils 5.The rotary drive of the
Eine Stichlänge bei der Nahtbildung kann im Bereich zwischen 2 mm und 10 mm liegen.A stitch length when forming a seam can be between 2 mm and 10 mm.
Das Näh-Unterteil 5 hat wiederum einen Unterfaden-Füllstandsensor 39, einen Überwachungssensor 40 zur Überwachung einer Initialisierungsposition einer Greiferspitze des Greifers 30, einen Schwingungssensor 41 zur Überwachung eines Lagerzustandes von Lagern des Näh-Unterteils 5 und einen Schmierstoff-Füllstandsensor 42, die in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise den Sensoren entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf das Näh-Oberteil 4 bereits erläutert wurden.The sewing
In der gelüfteten Stellung der Greiferkapsel 32 nach
Dieser vergrößerte Freiraum in der gelüfteten Stellung nach
Beim Oberfaden und/oder beim Unterfaden kann es sich um einen Polyamid-Faden und/oder einen Nylonfaden handeln. Der Oberfaden und der Unterfaden können verschiedene Farben haben.The upper thread and/or the lower thread can be a polyamide thread and/or a nylon thread. The upper thread and the lower thread can have different colors.
Der Greifer 30 ist am Rahmen 35 des Näh-Unterteils 5 so angebracht, dass ein insbesondere automatisches Wechselsystem zum Wechsel der Greiferspule 31, also des Unterfaden-Vorrats, ermöglicht ist.The
Mit der Nähanlage 1 können Nähte für die Automobilindustrie gefertigt werden, zum Beispiel Dashboard-, Fahrzeugsitz-, Gurt- oder Airbag-Nähte.The
Das Näh-Unterteil 5 hat zudem eine Fadenschneideinrichtung 44, von der Komponenten in den
Die Fadenschneideinrichtung 44 hat ein Schneidmesser 45, dessen Faden-Fanghaken und dessen Schneide in den
Zum gesteuerten Antrieb des Schneidmessers 45 dient ein Messerantrieb, der auf eine Antriebswelle 47, vergleiche
Je nach Ausführung der Nähmaschine 3 hat diese zusätzlich noch eine Fadenfingereinrichtung 48 mit einem Fadenfinger 49 (vergleiche
Die Nähanlage 1 kann je nach Ausführung auch mehrere Paare aus jeweils einem Näh-Oberteil 4 und einem hiermit zur Nahtbildung zusammenwirkenden Näh-Unterteil 5 aufweisen, also mehrere Nähmaschinen nach Art der vorstehend erläuterten Nähmaschine 3. Diese mehreren Nähmaschinen können jeweils an einem zugeordneten Rahmen nach Art des Rahmens 8 montiert sein. Die verschiedenen Rahmen 8 dieser mehreren Nähmaschinen 3 können zueinander über jeweils individuell ansteuerbare Verlagerungsantriebe längs der x-Richtung und/oder längs der y-Richtung verlagert werden. Insbesondere bei sehr großen zu nähenden Nähfeldern können dann mehrere Nähmaschinen 3 das Nähfeld parallel bearbeiten. Die Steuerung dieser Parallelbearbeitung erfolgt über die CNC-Steuerung 2 der Nähanlage 1.Depending on the design, the
Sowohl eine Fadenspannungseinstellung über die Fadenspannungs-Regulierung 15 als auch eine Fußhöhenverstellung des Drückerfußes über den Verstellantrieb 20 können gesteuert über die CNC-Steuerung 2 für jede Naht-Teilstrecke individuell einstellbar sein. Dies kann teilstreckenabhängig verschiedenen Nähanforderungen Rechnung tragen, beispielsweise einer teilstreckenabhängigen Vernähung verschiedener Lagenanzahlen von Nähgut und/oder verschiedener Nähgut-Stärken und/oder verschiedener Stichgeometrien.Both a thread tension adjustment via the
Die CNC-Steuerung 2 steht mit den verschiedenen Antrieben und den Sensoren der Nähanlage 1, die vorstehend erläutert wurden, in Signalverbindung. Hierfür verfügt die Nähanlage 1 über ein entsprechendes Datenbussystem. Eine Signalübertragung kann über ein Echtzeit-Ethernet erfolgen. Ein Beispiel hierfür ist das Protokoll Ether CAT.The
Über ein solches Ethernet-System erfolgt eine Weiterleitung von Signaldaten an ein Produktionsleitsystem der Nähanlage 1 zur Fertigungssteuerung, welches auch als Manufacturing Execution System (MES) bekannt ist.Signal data is forwarded via such an Ethernet system to a production control system of the
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