DE29819535U1 - Sewing machine head with plunge depth adjustment - Google Patents
Sewing machine head with plunge depth adjustmentInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Nähmaschinenkopf mit einer Nadelstange und einem Antrieb, der die Nadelstange zu einer periodischen Hubbewegung zwischen zwei Totpunkten antreibt.The invention relates to a sewing machine head with a needle bar and a drive which drives the needle bar to a periodic lifting movement between two dead centers.
Ein solcher Nähmaschinenkopf wird für das Zusammenfügen von Nähgut verwendet, beispielsweise für das Vernähen von übereinanderliegenden Fasermatten bei der Herstellung von Faserverbundwerkstoffen. Hierbei ist das Nähgut oft nur von einer Seite her zugänglich, etwa, wenn es in eine Injektionsform eingelegt ist. Der Nähmaschinenkopf wird dann auf dieser Seite über das Nähgut hinwegbewegt. Dabei sticht eine an der Nadelstange gehaltene Hohlnadel, in deren Innern ein Nähfaden geführt wird, periodisch in das Nähgut ein und verlegt darin den Nähfaden, beispielsweise in Form von Schlaufen. Währenddessen wird ein Stoffdrückerfuß in ständiger Berührung mit der dem Nähmaschinenkopf zugewandten Seite der Fasermatte gehalten.Such a sewing machine head is used for joining sewing materials together, for example for sewing fiber mats lying on top of each other when producing fiber composite materials. The sewing material is often only accessible from one side, for example when it is placed in an injection mold. The sewing machine head is then moved over the sewing material on this side. A hollow needle held on the needle bar, inside which a sewing thread is guided, periodically pierces the sewing material and places the sewing thread in it, for example in the form of loops. During this process, a fabric presser foot is kept in constant contact with the side of the fiber mat facing the sewing machine head.
Besondere Schwierigkeiten bereitet das Vernähen von Nähgut mit längs der Vorschubrichtung großer und/oder stark veränderlicher Dicke. Einerseits mußParticular difficulties arise when sewing material with a large and/or strongly variable thickness along the feed direction. On the one hand,
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längs der entstehenden Naht die Nähnadel auch bei veränderlicher Dicke des Nähguts mit ausreichender Tiefe in alle übereinanderliegenden Nähgutteile einstechen, um sie zusammenzufügen. Andererseits besteht die Gefahr, daß bei zu großer Einstichtiefe die Nähnadel durch das Nähgut hindurch sticht, und daß dabei die Injektionsform oder die Nähnadel selbst beschädigt wird.The sewing needle must penetrate all the overlapping parts of the material along the seam being created with sufficient depth to join them together, even if the thickness of the material varies. On the other hand, there is a risk that if the penetration depth is too great, the sewing needle will penetrate through the material and that the injection mold or the sewing needle itself will be damaged.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Nähmaschinenkopf anzugeben, bei dem die Einstichtiefe der Nähnadel in das Nähgut der Dicke des Nähguts angepaßt werden kann.It is an object of the invention to provide a sewing machine head in which the penetration depth of the sewing needle into the sewing material can be adapted to the thickness of the sewing material.
Diese Aufgabe wird durch einen Nähmaschinenkopf der eingangs gennanten Art mit einer Stellvorrichtung gelöst, die die Totpunkte der Nadelstange gemeinsam in Richtung der Achse der Nadelstange verschiebt.This task is solved by a sewing machine head of the type mentioned above with an adjusting device which moves the dead points of the needle bar together in the direction of the axis of the needle bar.
Bei dem erfindungsgemäßen Nähmaschinenkopf kann die Stellvorrichtung die Totpunkte der Hubbewegung der Nadelstange in Richtung ihrer Achse verschieben, so daß längs der Vorschubrichtung des Nähmaschinenkopfes die Einstichtiefe der Nähnadel in das Nähgut in Abhängigkeit von dessen Dicke verändert werden kann.In the sewing machine head according to the invention, the adjusting device can shift the dead centers of the stroke movement of the needle bar in the direction of its axis, so that the penetration depth of the sewing needle into the sewing material can be changed along the feed direction of the sewing machine head depending on its thickness.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat der Antrieb der Hubbewegung der Nadelstange in an sich bekannter Weise eine Antriebswelle, die senkrecht zur Nadelstange steht und die ein Kurbel- oder Exzentergetriebe antreibt, das mit einer Pleuelstange an der Nadelstange angreift. Erfindungsgemäß ist dabei das Kurbel- oder Exzentergetriebe an einer um die Drehachse der Antriebswelle schwenkbaren Schwinge gelagert, an der die Stellvorrichtung angreift.In a preferred embodiment, the drive for the lifting movement of the needle bar has, in a manner known per se, a drive shaft which is perpendicular to the needle bar and which drives a crank or eccentric gear which engages the needle bar with a connecting rod. According to the invention, the crank or eccentric gear is mounted on a rocker which can pivot about the axis of rotation of the drive shaft and on which the adjusting device engages.
Die von der Antriebswelle getrennte Lagerung des Kurbel- oder Exzentergetriebes an der Schwinge hat zunächst den Vorteil, daß die Antriebswelle bezüglich des Nähmaschinenkopfes ortsfest und unverändert bleibt. Lediglich das Kurbelgetriebe wird verstellt. Dadurch ist die von der Stellvorrichtung zu bewegende Masse minimal.The advantage of mounting the crank or eccentric gear on the rocker arm separately from the drive shaft is that the drive shaft remains stationary and unchanged in relation to the sewing machine head. Only the crank gear is adjusted. This means that the mass to be moved by the adjusting device is minimal.
Die Stellvorrichtung greift unmittelbar an der Schwinge an und verschwenkt sie unabhängig von der Bewegung des Kurbel- oder Exzentergetriebes. Die Bewegung der Schwinge ist also der Hubbewegung der Nadelstange mit konstantem Hub ohne wechselseitige Störung überlagert. Dadurch kann währendThe adjusting device acts directly on the swing arm and pivots it independently of the movement of the crank or eccentric gear. The movement of the swing arm is thus superimposed on the stroke of the needle bar with a constant stroke without mutual interference. This means that during
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des Nähvorgangs eine ständige Anpassung der Totpunkte der Hubbewegung der Nadelstange - und damit der Einstichtiefe der Nähnadel - an das Profil des Nähguts vorgenommen werden.During the sewing process, the dead points of the stroke movement of the needle bar - and thus the penetration depth of the sewing needle - must be constantly adjusted to the profile of the material being sewn.
Der Abstand zwischen der Antriebswelle und dem Kurbel- oder Exzentergetriebe wird beim Betätigen der Stellvorrichtung nicht verändert, weil die Schwinge um die Achse der Antriebswelle verschwenkt wird. So kann die antreibende Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Kurbel- oder Exzentergetriebe durch ein einfaches Zugmittel realisiert werden. Dieses erfährt bei Betätigung der Stellvorrichtung keine Änderung seiner Zugbelastung und Länge.The distance between the drive shaft and the crank or eccentric gear does not change when the adjusting device is operated because the swing arm is pivoted around the axis of the drive shaft. The driving connection between the drive shaft and the crank or eccentric gear can thus be realized by a simple traction device. This does not experience any change in its tensile load or length when the adjusting device is operated.
Die Stellvorrichtung hat beispielsweise einen am Nähmaschinenkopf befestigten Stellantrieb und einen Stellarm, der vom Stellantrieb zu einer Bewegung in einer zur Achse der Nähstange parallelen Richtung angetrieben wird, wobei der Stellarm über eine Zapfen/Langloch-Verbindung mit der Schwinge verbunden ist. Der Stellantrieb ist beispielsweise ein Schrittmotor mit einem auf seiner Welle sitzenden Stirnrad, das in eine am Stellarm ausgebildete Verzahnung eingreift. Die Verwendung eines Schrittmotors ermöglicht eine genaue Regelung der Position der Totpunkte während des Nähvorgangs in bekannter und einfach zu realisierender Weise.The actuating device has, for example, an actuator attached to the sewing machine head and an actuating arm which is driven by the actuator to move in a direction parallel to the axis of the sewing bar, with the actuating arm being connected to the rocker via a pin/slot connection. The actuator is, for example, a stepper motor with a spur gear mounted on its shaft which engages in a toothing formed on the actuating arm. The use of a stepper motor enables precise control of the position of the dead points during the sewing process in a known and easy-to-implement manner.
Der Schrittmotor wird beispielsweise gesteuert, indem der Nähmaschinenkopf eine Sensorvorrichtung und eine mit ihr verbundene Steuerung hat. Die Sensorvorrichtung sendet beim Betrieb des Nähmaschinenkopfes an die Steuerung in regelmäßigen Zeitabständen jeweils ein Sensorsignal, das zu einem jeweiligen Abstand zwischen dem Nähmaschinenkopf und dem Nähgut proportional ist. Die Steuerung hat eine Einrichtung zum Empfang des Sensorsignals sowie eine Einrichtung zum Erzeugen eines vom Sensorsignal abhängigen Steuersignals, das an den Schrittmotor gesendet wird und seine Betätigung steuert. Wird der Abstand des Nähmaschinenkopfes vom Nähgut verändert, kann der Schrittmotor betätigt werden, um die Schwinge zu verschwenken und die Totpunkte der Nadelstange in eine der abstandsverändernden Bewegung des Nähmaschinenkopfes entgegengesetzte Richtung zu verschieben. Dadurch kann die Einstichtiefe der Nähnadel in das Nähgut automatisch geregelt und in zuverlässiger Weise sowie präzise auf einem konstanten Wert gehalten werden.The stepper motor is controlled, for example, in that the sewing machine head has a sensor device and a control system connected to it. When the sewing machine head is operating, the sensor device sends a sensor signal to the control system at regular intervals that is proportional to a respective distance between the sewing machine head and the material being sewn. The control system has a device for receiving the sensor signal and a device for generating a control signal that is dependent on the sensor signal and is sent to the stepper motor and controls its operation. If the distance of the sewing machine head from the material being sewn is changed, the stepper motor can be operated to pivot the rocker and move the dead points of the needle bar in a direction opposite to the distance-changing movement of the sewing machine head. This means that the penetration depth of the sewing needle into the material being sewn can be automatically regulated and reliably and precisely kept at a constant value.
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Die folgende Beschreibung erläutert in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels. Die einzige Figur zeigt eine schematische Seitenansicht der für die Erfindung wesentlichen Funktionselemente des erfindungsgemäßen Nähmaschinenkopfes.The following description, in conjunction with the accompanying drawing, explains the invention using an exemplary embodiment. The single figure shows a schematic side view of the functional elements of the sewing machine head according to the invention that are essential to the invention.
Die Figur zeigt einen Hubantrieb 10 für eine Nadelstange 12, durch deren Hubbewegung eine an ihrem unteren Ende mit Hilfe einer Feststellschraube 14 befestigte Nadel 16 in ein Nähgutteil 18 einsticht. Das Nähgutteil 18 wird durch einen Stoffdrückerfuß 20 niedergehalten.The figure shows a lifting drive 10 for a needle bar 12, through the lifting movement of which a needle 16 fastened to its lower end by means of a locking screw 14 pierces a sewing piece 18. The sewing piece 18 is held down by a fabric presser foot 20.
Der Hubantrieb 10 hat eine auf einer Antriebswelle 22 drehfest angeordnete Antriebsscheibe 24, die mit einer Scheibenkurbel 26 durch ein Zugmittel 28 beispielsweise einen Riemen - verbunden ist. Das Zugmittel 28 hat ein oberes Trumm 30 und ein unteres Trumm 32.The lifting drive 10 has a drive pulley 24 which is arranged on a drive shaft 22 in a rotationally fixed manner and which is connected to a pulley crank 26 by a traction means 28, for example a belt. The traction means 28 has an upper run 30 and a lower run 32.
Die Scheibenkurbel 26 ist in bekannter Weise drehbar an einer Schwinge 34 gelagert, die in der Figur nur durch ihre Längsachse repräsentiert ist. Die Drehachse der Scheibenkurbel 32 steht parallel zur Antriebswelle 22 in einer von dieser und der Längsachse der Schwinge 34 definierten Ebene. Die Schwinge 34 selbst ist um die Achse der Antriebswelle 22 schwenkbar gelagert und wird durch eine in der Figur nur angedeutete, an sich bekannte Zapfen/Langloch-Verbindung 36 von einer Zahnstange 38 in ihrer jeweiligen Position gehalten. Die Zahnstange 38 ist über ein nicht dargestelltes Stirnrad mit einem Schrittmotor 40 verbunden, der sie zu einer Bewegung in zur Achse der Nadelstange 12 paralleler Richtung antreibt. Der Schrittmotor 40 ist an einem Gehäuse des Nähmaschinenkopfes befestigt.The disk crank 26 is rotatably mounted in a known manner on a rocker 34, which is only represented in the figure by its longitudinal axis. The axis of rotation of the disk crank 32 is parallel to the drive shaft 22 in a plane defined by the latter and the longitudinal axis of the rocker 34. The rocker 34 itself is pivotally mounted about the axis of the drive shaft 22 and is held in its respective position by a rack 38 by a pin/slot connection 36, which is only indicated in the figure and is known per se. The rack 38 is connected via a spur gear (not shown) to a stepper motor 40, which drives it to move in a direction parallel to the axis of the needle bar 12. The stepper motor 40 is attached to a housing of the sewing machine head.
Nahe des äußeren Randes der Kurbelscheibe 26 ist ein erster Zapfen 42 drehfest und senkrecht zur Scheibenfläche stehend angeordnet. Ein Pleuel 44 umschließt mit seinem oberen Ende den ersten Zapfen 42 und ist um ihn schwenkbar gelagert.A first pin 42 is arranged near the outer edge of the crank disk 26 in a rotationally fixed manner and perpendicular to the disk surface. A connecting rod 44 encloses the first pin 42 with its upper end and is pivotally mounted around it.
Mit seinem unteren Ende ist der Pleuel 44 an der Nadelstange 12 schwenkbar befestigt, und zwar mit Hilfe eines zweiten Zapfens 46, der parallel zum ersten Zapfen 42 steht und etwa auf halber Länge der Nadelstange 12 an ihr befestigt ist.The lower end of the connecting rod 44 is pivotally attached to the needle bar 12 by means of a second pin 46 which is parallel to the first pin 42 and is attached to the needle bar 12 approximately halfway along its length.
Die Kurbelscheibe 26 wird von der Antriebswelle 22 über die Antriebsscheibe 24 und das Zugmittel 28 zur Drehung angetrieben. Dabei wird der Pleuel 44 mit seinem oberen Ende entlang einer Kreisbahn geführt, die der Zapfen 42 aufgrund der Drehung der Kurbelscheibe 26 beschreibt. Der Pleuel 44 überträgt auf die Nadelstange 12 eine nur in Richtung ihrer Achse verlaufende Auf- und Abbewegung, weil die Nadelstange 12 von einer Nadelstangenschwinge 48 in nur dieser Richtung beweglich gehalten wird. Die Nadelstangenschwinge 48 ist am Nähmaschinenkopf befestigt.The crank disk 26 is driven to rotate by the drive shaft 22 via the drive disk 24 and the traction device 28. The connecting rod 44 is guided with its upper end along a circular path that the pin 42 describes due to the rotation of the crank disk 26. The connecting rod 44 transmits an up and down movement to the needle bar 12 that only runs in the direction of its axis because the needle bar 12 is held movable in this direction only by a needle bar rocker 48. The needle bar rocker 48 is attached to the sewing machine head.
In der Figur ist die Hubbewegung der Nadelstange 12 durch eine gestrichelt eingezeichnete zweite Stellung 44A des Pleuels 44 veranschaulicht. Durch Drehung der Kurbelscheibe 26 ist der erste Zapfen 42 in die Position 42A auf seiner Kreisbahn verfahren worden. Dadurch ist der zweite Zapfen 46 zusammen mit der Nadelstange 12 nach oben verschoben worden und befindet sich in einer Stellung 46A. Der Hub der Auf- und Abbewegung der Nadelstange 12 entspricht dem Doppelten des Abstands des ersten Zapfens 42 vom Mittelpunkt der Kurbelscheibe 26.In the figure, the lifting movement of the needle bar 12 is illustrated by a second position 44A of the connecting rod 44 shown in dashed lines. By rotating the crank disk 26, the first pin 42 has been moved to position 42A on its circular path. As a result, the second pin 46 has been moved upwards together with the needle bar 12 and is in a position 46A. The stroke of the up and down movement of the needle bar 12 corresponds to twice the distance of the first pin 42 from the center of the crank disk 26.
Weiterhin ist in der Figur durch strichpunktierte Linien die Wirkung einer Verschwenkung der Schwinge 34 in eine zweite Schwenkposition 34B eingezeichnet. Durch Betätigen des Schrittmotors 40 wird die Zahnstange 38 abwärts bewegt. Dadurch wird die Zapfen/Loch-Verbindung 36 in eine Stellung 36B versetzt und die Schwinge 34 entsprechend in die zweite Schwenkposition 34B verschwenkt. Die Kurbelscheibe 26 gelangt dadurch in eine Position 26B, die dem Nähgut 18 näher steht. Mit ihr wird über den ersten Zapfen 42, den Pleuel 44 und den zweiten Zapfen 46 die Hubstrecke die Nadelstange 12 und ihre Hubstrecke in Richtung des Nähguts verlagert. Dabei bleibt der oben angegebene Hub konstant. Lediglich die Totpunkte der Hubbewegung werden gemeinsam verschoben.Furthermore, the figure shows the effect of pivoting the rocker arm 34 into a second pivot position 34B using dot-dash lines. By operating the stepper motor 40, the rack 38 is moved downwards. This moves the pin/hole connection 36 into a position 36B and the rocker arm 34 is pivoted accordingly into the second pivot position 34B. The crank disk 26 thus reaches a position 26B that is closer to the sewing material 18. With it, the stroke of the needle bar 12 and its stroke are shifted in the direction of the sewing material via the first pin 42, the connecting rod 44 and the second pin 46. The stroke specified above remains constant. Only the dead points of the lifting movement are shifted together.
Eine Verschiebung der Totpunkte der Hubbewegung erfolgt beispielsweise, wenn bei veränderlicher Dicke des Nähguts 18 alle Einstiche 50 mit ihren Tiefpunkten enlang einer horizontalen Gerade 52 ausgerichtet sein sollen. Um mit dieser Vorgabe ein längs der Vorschubrichtung dünner werdendes Nähgut 18 nähen zu können, wird der Nähmaschinenkopf, etwa von einem Roboterarm, beim Übergang von einem dickeren Abschnitt zu einem dünneren mit allen seinen in der Figur gezeigten Elementen nach unten verschoben. Dadurch würden auch dieA shift in the dead points of the stroke movement occurs, for example, if, with a varying thickness of the sewing material 18, all punctures 50 are to be aligned with their deepest points along a horizontal straight line 52. In order to be able to sew a sewing material 18 that becomes thinner along the feed direction with this specification, the sewing machine head, for example by a robot arm, is shifted downwards with all of its elements shown in the figure when moving from a thicker section to a thinner one. This would also affect the
Tiefpunkte der Einstiche 50 abgesenkt. Um dies zu verhindern, wird gleichzeitig der Schrittmotor 40 betätigt und verschwenkt die Schwinge 34 aus seiner in der Figur strichpunktiert gezeichneten Stellung 34B heraus in die mit durchgezogenen Linen gezeichnete Stellung, um die Totpunkte der Hubbewegung der Nadelstange 12 entgegen der Bewegung des Nähmaschinenkopfes nach oben zu versetzen. Dadurch verbleiben die Tiefpunkte der Einstiche 50 entlang der Geraden 52 angeordnet.Low points of the punctures 50 are lowered. To prevent this, the stepping motor 40 is actuated at the same time and pivots the rocker 34 from its position 34B shown in the figure with dot-dash lines to the position shown with solid lines in order to move the dead points of the lifting movement of the needle bar 12 upwards against the movement of the sewing machine head. As a result, the low points of the punctures 50 remain arranged along the straight line 52.
Claims (6)
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