DE19816607A1 - Optimierter Stofftransport für Nähmaschinen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Näh- oder Strickmaschine mit einer Nadel und einem Greifer sowie mit einer Werkstück-Vorschubeinrichtung mit mindestens angetriebenem Vorschubelement, wobei die Vorschubeinrichtung (15) zum Antrieb des Vorschubelementes (14) einen Linearantrieb mit zwei in unterschiedlichen Richtungen antreibbaren Ankern (25, 26) aufweist, und der Vorschubeinrichtung (15) eine Regeleinrichtung (47, 51) mit einem Regelkreis (49) für die Horizontalbewegungen des Vorschubelementes (14) zugeordnet ist, und beide Regelkreise (49, 53) einer eine Datenverarbeitungseinrichtung (7) umfassenden Haupt-Regeleinrichtung (6) untergeordnet sind, die ihre Synchronisationsimpulse von einem Encoder (5) in Abhängigkeit von der jeweils momentanen Position von Nadel oder Greifer erhält, und die Istwerte (48, 52) der Horizontal- und/oder der Vertikalbewegungen des Vorschubelementes (14) wahlweise der Haupt-Regeleinrichtung (6) zuführbar sind (Fig. 2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Näh- oder Stickmaschine gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2.

Bekannte Nähmaschinen weisen im allgemeinen einen mit einer faden­ führenden Nadel zusammenwirkenden Greifer, sowie eine Vorschubein­ richtung mit einem Antrieb für Vorschubelement und eine Niederhalte­ einrichtung mit einen Niederhalter für das Nähgut auf.

Während des Nähvorganges wird das Nähgut üblicherweise zwischen dem Vorschubelement und dem Niederhalter gehalten, der kraftschlüs­ sig auf dem Nähgut aufliegt. Das meist formschlüssig angetriebene und an seiner Oberseite mit einer Zahnung versehene Vorschubelement tritt während der eigentlichen Vorschubphase aus dem Bereich der Stich­ platte hervor und drückt das Nähgut gegen den Niederhalter und somit diesen nach oben. Das Vorschubelement führt dabei eine im wesentlichen ellipsenförmige Bewegung aus, wobei die eigentliche Vor­ schubbewegung in Richtung der Längsachse der Ellipse und die Hub­ bewegung in der Richtung der kurzen Achse der Ellipse erfolgen.

Sofern diese Bewegungen durch mechanische Getriebe erreicht wer­ den, werden hierzu meist Exzenter- oder Lenkergetriebe eingesetzt, wobei die Stichlänge bei Lenkergetrieben durch Verlagerung der Gelenkpunkte und bei Exzentergetrieben entweder durch Verändern der wirksamen Exzentrizität des Exzenters oder durch Verändern der Schräglage der entsprechenden Kulisse verändert werden kann. Während die Stichlänge somit während des Nähens durch Betätigen einer Handtaste oder eines sonstigen Betätigungsmittels verändert werden kann, kann die Hubbewegung des Stoffschiebers nur bei Still­ stand durch einen mittels Werkzeugen erfolgenden Eingriff verändert werden.

Im Zusammenhang mit musterbildenden Zick-Zack-Nähmaschinen wur­ de es durch die DE 29 03 031 bekannt, den Stoffschieber mittels eines Impulsmotors über Gestänge und Hebelgetriebe zu bewegen, um hier­ durch durch Veränderung der Stichlänge eine Längenänderung des ent­ sprechenden Nähmusters zu erzielen. Um hierbei auch die Breite des Nähmusters während des Nähens verändern zu können, weist der die Querbewegung der Nadelstange bewirkende Antrieb ebenfalls einen Impulsmotor auf, mit dessen Hilfe die Überstichbreite der Nadelbe­ wegung verändert werden kann.

Obwohl es somit bekannt ist, sowohl die Überstichbreite der Nadelbe­ wegung als auch die Stichlänge während des Nähens zu verändern, ist es seither nicht bekannt geworden, auch die Größe der Vertikalbewe­ gung des Vorschubelementes während des Nähens zu verändern.

Bei bekannten Nähmaschinen schlägt das Vorschubelement während des Nähens in rascher Folge gegen den Niederhalter; daher wird zur Vermeidung eines Abhebens des Niederhalters vom Nähgut die Kraft mit der die Feder den Niederhalter nach unten drückt, relativ groß bemessen.

Doch selbst bei einer relativ großen Andruckkraft des Niederhalters, die in der Größenordnung von mehr als 6 kg liegt, kann insbesondere bei hohen Nähgeschwindigkeiten, bei denen das zwangsweise angetriebe­ ne Vorschubelement in entsprechend schneller Folge gegen die Unter­ seite des Niederhalters schlägt, und dieser dabei in Schwingungen gerät, ein zeitweises Abheben des Niederhalters vom Nähgut nicht immer vermieden werden. Hierdurch entsteht einerseits ein nicht gleich­ förmiger Transport des Nähgutes und andererseits wird die Nahtqualität durch den dadurch bedingten ungleichförmigen Sticheinzug nachteilig beeinflußt.

In der DE-36 36 548 A1 ist eine Nähmaschine beschrieben, bei der der Niederhalter für das Nähgut mittels einer Servospule anhebbar ist. Mit­ tels einer weiteren Servospule kann die Andruckkraft des Niederhalters auf das Nähgut eingestellt werden. Ferner ist hierbei die Stichlänge von Hand vorgebbar und mittels eines Servomagneten reduzierbar.

Die über ein Potentiometer in einen Datenspeicher eingelesenen Werte der Andruckkraft des Niederhalters können während des Betriebes der Nähmaschine mit Vorgabewerten verglichen werden, so daß die An­ druckkraft des Niederhalters auf das Nähgut dementsprechend ver­ ändert werden kann. Eine Abhängigkeit der Andruckkraft des Niederhal­ ters von der Bewegungscharakteristik des Vorschubelementes ist hier­ bei nicht angestrebt und wird auch nicht erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorschubeinrichtung für gattungsgemäße Nähmaschinen zu schaffen, die es ermöglicht, unter Gewährleistung einer entsprechenden Synchronisation der Horizontal- und Vertikal-Bewegungen des Vorschubelementes, diese während des Nähens selbst bei hohen Drehzahlen unabhängig voneinander zu variieren.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Nähmaschine dadurch gelöst, daß die Vorschubeinrichtung zum Antrieb des Vorschubelemen­ tes einen Linearantrieb mit zwei antreibbaren Elementen (Ankern) auf­ weist, wobei der eine Anker in horizontaler und der andere Anker in ver­ tikaler Richtung bewegbar ist, und daß der Vorschubeinrichtung eine Regeleinrichtung mit einem Regelkreis für die Horizontal-Bewegungen sowie mit einem Regelkreis für die Vertikal-Bewegungen des Vorschub­ elementes zugeordnet ist, wobei beide Regelkreise einer eine Datenver­ arbeitungseinrichtung umfassenden Haupt-Regeleinrichtung unterge­ ordnet sind, die ihre Synchronisationsimpulse von einem Encoder in Abhängigkeit von der jeweils momentanen Position von Nadel oder Greifer erhält, und der die Istwerte der Horizontal- und/oder der Vertikal- Bewegungen des Vorschubelementes wahlweise zuführbar sind.

Hierdurch bietet sich die Möglichkeit, sowohl die Größe als auch die Phasenlage der Vertikalbewegung des Vorschubelementes unabhängig sowohl von der Größe als auch von der Phasenlage seiner Horizontalbe­ wegung zu verändern, und die Größe der Vertikalbewegung des Vor­ schubelementes unabhängig von dessen Horizontalbewegung derart zu beeinflussen, daß einerseits ein ausreichender Kraftfluß zwischen dem Nähgut und dem Vorschubelement gewährleistet ist, und andererseits der Auflagedruck des Niederhalters nicht unnötig groß gewählt werden muß. Dabei ist es selbstverständlich auch möglich, die Phasenlage der Vertikalbewegung und/oder die Phasenlage der Horizontalbewegung des Vorschubelementes innerhalb von durch die Erfordernisse der Stichbildung vorgegebener Grenzen zur Phasenlage der Nadel- und/oder Greiferbewegung zu variieren.

Während beim vorbekannten Stand der Technik der Eingriff in die Bewegungscharakteristik des Vorschubelementes ausschließlich zur Veränderung der Stichlänge erfolgt, kann bei der Erfindung durch die Haupt-Regeleinrichtung (selbst unter Beibehaltung der Stichlänge) wäh­ rend eines jeden Stichbildevorganges ständig in die Charakteristik der Vertikal- und/oder der Horizontalbewegung des Vorschubelementes eingegriffen werden, um die gesamte Stichbildephase stets unter Ein­ haltung optimaler Verhältnisse zu vollziehen.

Durch die Erfindung können die gesamten mechanischen Bauelemente wie Wellen und Getriebezüge, die bei bekannten Nähmaschinen zur Bewegung des Vorschubelementes und zur Änderung seiner Bewegung benötigt werden, entfallen und insbesondere auch die elektromechani­ schen Zusatzaggregate, die bei Nähmaschinen mit automatisch verstell­ barer Stichlänge und Nährichtung bekannt sind. Die Veränderung der Stichlänge und der Nährichtung können bei voller Nähgeschwindigkeit durchgeführt werden.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Vorschub- und eine Niederhalteeinrichtung für eine gattungsgemäße Nähmaschine zu schaffen, die es ermöglichen, das Zusammenwirken des Niederhalters mit dem Vorschubelement derart zu beeinflussen, daß die Andruckkraft des Niederhalters während des Nähvorganges an die jeweilige Momen­ tangeschwindigkeit und die Momentan-Vertikalkraft des Vorschubele­ mentes anpaßbar ist.

Diese Aufgabe wird für gattungsgemäße Nähmaschinen dadurch gelöst, daß das Zusammenwirken des Vorschubelementes mit dem Nieder­ halter durch eine eine Datenverarbeitungseinrichtung umfassende Haupt-Regeleinrichtung, die sowohl auf eine Regeleinrichtung für den Antrieb des Vorschubelementes als auch auf eine Regeleinrichtung für den Antrieb des Niederhalters einwirkt, derart regelbar ist, daß die Andruckkraft des Niederhalters der Momentanbewegung des Vorschub­ elementes folgt, wobei die Haupt-Regeleinrichtung ihre Synchronisa­ tionsimpulse von einem Encoder in Abhängigkeit von der jeweils mo­ mentanen Position von Nadel oder Greifer erhält.

Auch hier kann während eines jeden einzelnen Vorschubschrittes des Vorschubelementes und somit während des gesamten Stichbildevor­ ganges die Andruckkraft des Niederhalters durch die Haupt-Regelein­ richtung an die Bewegungscharakteristik des Vorschubelementes ange­ paßt werden. Da sich für den gesamten Nähvorgang die Andruckkraft des Niederhalters stichgenau an die jeweilige momentane Geschwin­ digkeit des Vorschubelementes anpassen läßt, wird für den gesamten Nähvorgang ein optimales Zusammenspiel von Niederhalter und Vor­ schubelement und damit eine erhebliche Steigerung der Nahtqualität unter gleichzeitiger Reduzierung sowohl des Geräuschpegels als auch der Vibrationen der Nähmaschine erreicht.

Eine regelungstechnisch günstige Realisierung ergibt sich dadurch, daß die Istwerte der Vertikal-Bewegungen und/oder der Horizontal-Bewe­ gungen des Vorschubelementes, insbesondere aber die Istwerte der Vertikal-Bewegungen der Haupt-Regeleinrichtung zuführbar sind, und die Regelung des Antriebes für den Niederhalter in Abhängigkeit von den Istwerten des Vorschubelementes, insbesondere von den Istwerten der Vertikalbewegung des Vorschubelementes erfolgt.

Um sowohl am Nahtanfang als auch am Nahtende und gegebenenfalls auch bei Nahtunterbrechungen den Niederhalter schnell in eine seiner beiden Endlagen oder in seine Arbeitsstellung bewegen zu können, ist dieser mittels seinem Antrieb zuführbaren externen Signalen wahlweise in seine obere oder untere Endlage überführbar. Der Niederhalter kann somit schnell in seine Endlagen oder in seine Arbeitsposition bewegt werden, in der er dann eine an die Bewegungscharakteristik der Hori­ zontal- bzw der Vertikalbewegung des Vorschubelementes angepaßte Andruckkraft auf das Nähgut ausübt.

Durch die Erfindung können die mechanischen Bauelemente wie Blatt­ feder, Bowdenzug, Kniehebel Niederhalter-Magnet, die zur Betätigung des Niederhalters benötigt werden, entfallen.

Die Erfindung bietet aufgrund der voneinander unabhängig gesteuerten Horizontal- und Vertikal-Bewegung des Vorschubelementes die Mög­ lichkeit, aufgrund der Veränderung der Vertikal- und/oder der Hori­ zontal-Bewegung das Vorschubelement gleichzeitig auch als Träger für einen an ihm zu befestigenden Fadenfänger/Fadenschneider heran zu ziehen und dieses zusammen mit dem Fadenfänger/Fadenschneider so zu bewegen, daß der Greiferfaden und der zu erfassende Schenkel der Nadelfadenschleife während einer durch ein dem Antrieb der Vorschub­ einrichtung zuführbares externes Signal einleitbaren vergrößerten Hori­ zontal-Bewegung und gegebenenfalls auch vergrößerten Vertikal-Bewe­ gung des Vorschubelementes durch den Fadenfänger/Fadenschneider erfaßbar und einem Messer zuführbar sind. Im Vergleich zu den bekannten Fadenschneidsystemen wird hierdurch der Aufwand für das Erfassen von Nadel- und Greiferfaden wesentlich reduziert und der Schneidvorgang kann bei höherer Nähgeschwindigkeit ablaufen.

Dabei kann gemäß einem weitergehenden Vorschlag der Erfindung, das dem Antrieb der Vorschubeinrichtung zuführbare externe Signal zur Ver­ größerung der Bewegung des Vorschubelementes auch zum Lösen der Spannungseinrichtung für den Nadelfaden dienen.

Sofern hierbei der Fadenfänger den zum Nähgut führenden Schenkel der Nadelfadenschleife erfaßt hat, läßt sich hierdurch ein optimal kurzes Ende des am Nähgut verbleibenden Nadelfadens und eine ein sicheres Wiederannähen gewährleistende freie Länge des am Fadenvorrat ver­ bleibenden Nadelfadens erreichen.

Um verschiedene Näh- und Nähgutparameter wie Stichlänge, Vorschub­ geschwindigkeit, Andruckkraft des Niederhalters, sowie Struktur, Dicke oder Oberflächenbeschaffenheit des Nähgutes, sowie Zusatzfunktionen wie Heben und Senken des Niederhalters oder Fadenschneiden spei­ chern und abrufen zu können, weist die Datenverarbeitungseinrichtung einen Speicher für unterschiedliche Nähparameter und Zusatzfunktionen auf, die mittels eines Bedienfeldes oder über eine Schnittstelle abrufbar und der Haupt-Regeleinrichtung zuführbar sind.

Ein schnell reagierender Antrieb für die Niederhalteeinrichtung kann dadurch erreicht werden, wenn dieser als elektronisch geregelter elek­ tromagnetischer Einachsen-Linearantrieb ausgebildet ist, dessen Anker unmittelbar mit dem Träger für den Niederhalter verbunden ist.

Ebenso kann ein schnell reagierender Antrieb für die Vorschubein­ richtung dadurch erreicht werden, wenn die elektromagnetischen Linearantriebe der Vorschubeinrichtung als ein Zweiachsen-Linearan­ trieb mit zwei bewegungsmäßig miteinander verbundenen Ankern aus­ gebildet sind, wobei der eine Anker in horizontaler Richtung und der andere Anker in vertikaler Richtung antreibbar ist.

In diesem Fall kann die Bewegung des Ankers für die Horizontal-Bewe­ gung des Vorschubelementes unabhängig oder abhängig von der Bewegung des Ankers für die Vertikal-Bewegung des Vorschubele­ mentes regelbar sein.

Eine in konstruktiver Hinsicht einfache Lösung ergibt sich dann, wenn die beiden Anker des Zweiachsen-Linearantriebes zu einem Anker zu­ sammengefaßt sind, der sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung antreibbar ist.

Eine Lösung, bei der zur Bewegung des Vorschubelementes wenig Massekräfte zu überwinden sind, ergibt sich dadurch, daß das Vor­ schubelement unmittelbar mit einem oder mit den beiden Ankern für seine Vertikal- und Horizontalbewegung verbunden ist.

Um den Stator gleichzeitig als Führung für den Anker verwenden zu können und gleichzeitig ausreichend magnetische Masse im Luftspalt unterbringen zu können, sind die Anker des Zweiachsen-Linearan­ triebes prismenförmig ausgebildet und bestehen aus polarisierten Permanentmagneten ohne Eisenrückschluß, wodurch sich ein günstiges Kraft-/Masseverhältnis des magnetischen Materials ergibt. Diese Vor­ teile werden in gleicher Weise bei Verwendung eines prismenförmigen Ankers für den Antrieb des Niederhalters erreicht.

Eine für die hohe Lastwechselzahl verschleißfeste Lösung wird dann erreicht, wenn die Linearantriebe als bürstenlose Linearantriebe ausgebildet sind.

Zur Ermittlung der jeweiligen Momentanposition des Vorschubelemen­ tes bzw des Niederhalters ist es zweckmäßig, die Anker der Linearan­ triebe mittel- oder unmittelbar mit jeweils einem Encoder zu verbinden, wobei die Encoder für die Horizontal- und Vertikal-Bewegung des Vor­ schubelementes zu einem zweidimensionalen Encoder zusammenge­ faßt sind, dem zwei voneinander unabhängige Auswerteinrichtungen zugeordnet sind.

Vorteilhafter Weise weist dabei die Encoder-Scheibe zwei Gruppen von Strichelementen auf, wovon die erste Gruppe in einer ersten Richtung verläuft und durch die erste Auswerteinrichtung abtastbar ist, während die zweite Gruppe in einer zweiten Richtung verläuft und durch die zwei­ te Auswerteinrichtung abtastbar ist.

Weitere Detailausbildungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles derselben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Nähmaschine;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Vorschubelementes mit den Antrieben für seine Vertikal- und Horizontalbewegung;

Fig. 3 eine Darstellung des Encoders;

Fig. 4 eine Darstellung der einzelnen Bewegungsabschnitte des Vor­ schubelementes;

Fig. 5 den grundsätzlichen Aufbau des Antriebes für den Niederhalter

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Regelkreise.

In Fig. 1 ist eine nicht näher bezeichnete Nähmaschine gezeigt, die einen Motor 1 aufweist, der über eine Welle 2b einen Greifer 3 antreibt. Der Motor 1 treibt gleichzeitig über einen Riementrieb 4 eine im Arm der Nähmaschine angeordnete Welle 2a, an deren vorderem (nicht darge­ stellten) Ende ein Antrieb für eine fadenführende Nadel vorgesehen ist.

Die auf und ab bewegbare Nadel arbeitet in üblicher Weise mit dem Greifer 3 zur Verschlingung von Nadel- und Greiferfaden zusammen.

Auf dem freien Ende der Welle 2a ist ein noch später im Detail zu beschreibender Encoder 5 angeordnet, der die jeweilige momentane Stellung der Nadel und somit auch des Greifers 2 über eine Leitung 8 einer Haupt-Regeleinrichtung 6, die auch eine Datenverarbeitungsein­ richtung 7 umfaßt, in Form von Synchronisationsimpulsen mitteilt.

Im Arm der Nähmaschine ist ein Bedienfeld 9 oder eine Schnittstelle zum Anschluß eines Bedienfeldes 9 angeordnet, mit dessen Hilfe die einzelnen Näh- und Nähgutparameter wie Stichlänge, Vorschubge­ schwindigkeit, Andruckkraft des Niederhalters, sowie Struktur, Dicke oder Oberflächenbeschaffenheit des Nähgutes, sowie Zusatzfunktionen wie Heben und Senken des Niederhalters oder Fadenschneiden ausge­ wählt und aus einem Speicher der Datenverarbeitungseinrichtung 6 ausgelesen und über diese der Haupt-Regeleinrichtung zugeführt wer­ den können.

Das Bedienfeld 9 ist hierzu über eine Leitung 11 mit der Haupt- Regeleinrichtung 6 verbunden. Dieser ist eine Regeleinrichtung für die Bewegung eines Niederhalters 12 einer Niederhaltereinrichtung 13 so­ wie eine Regeleinrichtung für die Bewegungen eines Vorschubelemen­ tes 14 einer Vorschubeinrichtung 15 untergeordnet. Dabei weist die Regeleinrichtung für das Vorschubelement 14 zwei Regelkreise auf, wovon ein Regelkreis zum Regeln der Horizontal-Bewegung des Vor­ schubelementes 14 und der andere Regelkreis zum Regeln der Vertikal- Bewegung des Vorschubelementes 14 dient. Die Niederhalteeinrichtung 13 ist über eine Leitung 16 und die Vorschubeinrichtung 15 über eine Leitung 17a, 17b mit der Haupt-Regeleinrichtung 6 verbunden.

Die Regeleinrichtung und die beiden angesprochenen Regelkreise wer­ den hinsichtlich ihrer Funktion später noch näher beschrieben.

Die Niederhalteeinrichtung 13 weist zum Antrieb des Niederhalters 12 einen vorzugsweise bürstenlosen elektromagnetischen Einachsen-Line­ arantrieb 18 auf, dessen angetriebenes Element (Anker 19) (Fig. 5) unmittelbar mit einem Träger 21 bzw 21a für den Niederhalter 12 verbunden ist. Der Anker 19 wird von polarisierten Permanentmagneten gebildet, die von Wicklungen 22 eines vorzugsweise mit Kupferdrähten umwickelten Stators 23 umgeben sind. Der Stator 23 kann sowohl symmetrisch als auch asymmetrisch zum Anker 19 bzw zum Träger 21 bzw 21a angeordnet sein. Der Träger 21 bzw 21a weist vorzugsweise einen prismatischen Querschnitt auf und besteht aus einem sehr leichten Nichteisen-Material; er kann dann, wenn das Magnet-Material eine ausreichende Eigensteifigkeit aufweist, ausgehend vom Niederhal­ ter 12 nur bis zum unteren Ende des Ankers 19 reichen, so daß der Bereich 21a entfällt.

Zum Antrieb des Vorschubelementes 14, das von einem in üblicher Wei­ se durch entsprechende Schlitze in einer Stichplatte 24 hindurch­ tretenden und mit einer Zahnung versehenen Stoffschieber gebildet sein kann, dient ebenfalls ein elektromagnetischer Linearantrieb. Dieser weist zwei antreibbare Elemente (Anker 25 und Anker 26) auf, die in zueinander senkrechten Richtungen bewegbar sind. Dabei bewirkt der Anker 25 die Vertikal-Bewegung des Vorschubelementes 14, während der Anker 26 dessen Horizontal-Bewegung bewirkt.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung ist zur Aufnahme der beiden Anker 25, 26 ein Träger 27 vorgesehen, der in seinem mittleren Bereich dem Durchmesser des Greifers 3 entsprechend verläuft und zwei vorzugsweise symmetrische Tragarme 28 aufweist, die rechtwinklig nach unten abgewinkelt sind. Zumindest die abgewinkelten Bereiche der Tragarme 28 bestehen aus sehr leichtem Nichteisen-Material und sind beidseitig mit Permanent­ magneten 25a bestückt. Bei ausreichender Eigensteifigkeit des Materi- als der Permanentmagnete 25a kann auf die abgewinkelten Bereiche der Tragarme 28 verzichtet werden, so daß die Permanentmagnete 25a unmittelbar an den horizontal gerichteten Bereichen der Tragarme 28 angreifen können. Die Permanentmagnete 25a bilden den einen Anker 25 des Zweiachsen-Linearantriebes, dem mit Kupferdrähten 29 be­ wickelte Statoren 31 zugeordnet sind.

Der zur Erzielung der Horizontal-Bewegung des Vorschubelementes 14 dienende Anker 26 ist (in Vorschubrichtung des Nähgutes gesehen) hinter dem Anker 25 angeordnet. Der Anker 26 sowie ein ihm zugeord­ neter Stator 32 entsprechen hinsichtlich ihres wesentlichen Aufbaues dem Aufbau des Ankers 25 bzw des Stators 31. Da der Anker 26 zusammen mit dem Stator 32 zur Erzielung der Horizontal-Bewegung des Vorschubelementes 14 dient, sind die Permanentmagnete um 90 Grad zur Anordnung der Permanentmagnete des Ankers 25 versetzt angeordnet, so daß auch die Wirkrichtung um 90 Grad zur Wirkrichtung des Ankers 25 versetzt ist. Beide Anker 25, 26 bilden mit den entsprechenden Statoren 31, 32 somit einen Zweiachsen-Linearantrieb, der bürstenlos ausgebildet ist.

Zur Ermittlung der jeweiligen Position des Vorschubelementes 14 ist ein zweidimensionaler Encoder 40 vorgesehen (Fig. 3), der mit dem Anker 25 oder dem Träger 27 verbunden ist. Der Encoder 40 weist eine Doppellichtschranke 41, 41a und 42, 42b auf, in die eine mit dem Vorschubelement 14 verbundene Zunge 43 eintaucht, die mit einer Doppelcodierung versehen ist. Die Zunge 43 weist in ihrem oberen Teil senkrecht verlaufende Codestriche 44 und in ihrem unteren Teil hori­ zontal verlaufende Codestriche 45 auf.

Da die Vertikal-Bewegung des Vorschubelementes 14 im Verhältnis zu seiner Horizontal-Bewegung relativ klein ist, können beide Codestriche 44, 45 gleichzeitig ausgewertet und die entsprechenden Signale an die Regeleinrichtung für das Vorschubelement 14 weitergeleitet werden. Zur Auswertung des Encoders 40 ist eine nicht näher dargestellte Auswert­ einrichtung vorgesehen, die sowohl die Lichtschranke 41, 41a, als auch die Lichtschranke 42, 42b auswertet.

In Fig. 4 ist die Stichplatte 24 zusammen mit dem Vorschubelement 14 und einem Fadenfänger/Fadenschneider 46 dargestellt, wobei das Vorschubelement 14 in verschiedenen Stellungen seiner Bewegungs­ phase gezeigt ist. Dabei ist das Vorschubelement 14 in den Darstellungen A und B jeweils in seinen beiden horizontalen Endstellun­ gen während des Nähens gezeigt. In der Darstellung C nimmt das Vorschubelement 14 zwar ebenfalls die in der Darstellung B gezeigte horizontale Stellung ein, jedoch nimmt es dabei seine untere Endstellung während des Nähens ein. Das unterhalb der Darstellung C gezeigte Rechteck symbolisiert zusammen mit den Pfeilen die nahezu recht­ eckförmige Bewegungsbahn des Vorschubelementes für das Nähen.

Der am Vorschubelement 14 befestigte Fadenfänger/Fadenschneider 46 nimmt an diesen Bewegungen teil, ohne hierbei eine Wirkung auf den Greifer- und/oder Nadelfaden auszuüben. Auch wird die Stichbildung durch den Fadenfänger/Fadenschneider 46 nicht behindert.

Zum Erfassen und Schneiden des Greifer- und Nadelfadens führt das Vorschubelement 14 eine gegenüber seiner üblichen Bewegungsbahn vergrößerte Bewegung aus, wobei sowohl die horizontale als auch die vertikale Bewegungskomponente derart verändert (vergrößert) sind, daß der Fadenfänger/Fadenschneider 46 den Greiferfaden direkt am (nicht gezeigten) Stichloch erfaßt und sich in das vom Nadelfaden gebildete Fadendreieck hinein bewegt, um auch den zum Nähgut führenden Schenkel des Nadelfadens zu erfassen. Das eigentliche Schneiden der erfaßten Fäden erfolgt dann während oder am Ende der Rückwärtsbe­ wegung des Vorschubelementes von seiner in der Darstellung D gezeig­ ten Fangstellung des Fadenfängers/Fadenschneiders 46 in die eigentli­ che Schneidstellung des Fadenfängers/Fadenschneiders 46, die sich im Bereich der in der Darstellung C gezeigten (horizontalen) Endstellung des Vorschubelementes 14 befindet. In einer anderen Varianten schnei­ det der Fadenfängers/Fadenschneiders 46 bereits während der in Dar­ stellung D gezeigten vergrößerten Vorwärts- und Senkbewegung des Vorschubelementes 14. Zum Schneiden werden beide Fäden gegen eine Gegenschneide oder ein Messer bewegt und geschnitten. Dabei wird das freie Ende des Greiferfadenvorrates gegen eine klebrige oder klettverschlußartig aufgerauhte Fläche gedrückt und dort festgehalten.

Die zur Ausführung der unterhalb der Darstellung D durch ein abgestuf­ tes Rechteck und die Pfeile symbolisierten Bewegung des Vorschubele­ mentes 14 bzw des Fadenfängers/Fadenschneiders 46 erforderlichen Bewegungen sind in Datenform im Speicher der Datenverarbeitungs­ einrichtung abgelegt und können über das Bedienfeld 9 oder die Schnittstelle abgerufen werden.

Bei bekannten Fadenschneideinrichtungen ist es zur sicheren Erfassung des Greiferfadens und insbesondere des zum Nähgut führenden Teils des Nadelfadendreieckes erforderlich, den Fadenfänger/Fadenschnei­ der 46 zeitlich genau in das Nadelfadendreieck zu bewegen. Dies kann erfindungsgemäß trotz der festen Zuordnung des Fadenfängers/Faden­ schneiders 46 zum Vorschubelement dadurch relativ leicht gewährleistet werden, als sowohl die Horizontal- als auch die Vertikal-Bewegung des Fadenfängers/Fadenschneiders 46 zeitlich unabhängig von der Bewe­ gung des Greifers steuerbar ist.

In Fig. 6 ist der Regelkreis für die Horizontalbewegung des Vorschub­ elementes mit 49, der Regelkreis für dessen Vertikal-Bewegung mit 53 und der Regelkreis für den Niederhalter 12 mit 56 bezeichnet.

Der Regelkreis 49 ist über die Leitung 17b, der Regelkreis 53 über die Leitung 17a und der Regelkreis 56 über die Leitung 16 mit der Haupt- Regeleinrichtung 6 mit Datenverarbeitungseinrichtung 7 verbunden. Außerdem ist das Bedienfeld 9 über die Leitung 11 sowie der Encoder 5 über die Leitung 8 mit der Haupt-Regeleinrichtung 6 verbunden.

Über die Leitung 16 werden von der Haupt-Regeleinrichtung 6 die Sollwerte für den Niederhalter 12 dem Regelkreis 56 zugeführt. Aus der Abweichung zwischen dem jeweiligen Sollwert und dem Istwert 55 ermittelt die Regeleinrichtung 54 die notwendigen Stellsignale für den Stator 23. Der Encoder 47 mißt die Momentanpositionen des Nieder­ halters 12 und führt den Istwert 55 zur Regeleinrichtung 54 zurück.

Über die Leitung 17a werden von der Haupt-Regeleinrichtung 6 die Sollwerte für die Vertikalpositionen des Vorschubelementes 14 dem Regelkreis 53 zugeführt. Aus der Abweichung zwischen dem jeweiligen Sollwert und dem Istwert 52 ermittelt die Regeleinrichtung 51 die notwendigen Stellsignale für den Stator 31. Der Encoder 40 mißt die vertikalen Momentanpositionen 52 des Vorschubelementes 14 und führt den Istwert 52 zur Regeleinrichtung 51 zurück.

Über die Leitung 17b werden von der Haupt-Regeleinrichtung 6 die Sollwerte für die Horizontalpositionen des Vorschubelementes 14 dem Regelkreis 49 zugeführt. Aus der Abweichung zwischen dem jeweiligen Sollwert und dem Istwert 48 ermittelt die Regeleinrichtung 47 die notwendigen Stellsignale für den Stator 32. Der Encoder 40 mißt die horizontalen Momentanpositionen 48 des Vorschubelementes 14 und führt den Istwert 48 zur Regeleinrichtung 47 zurück.

In der praktischen Ausführung werden die Regeleinrichtungen 47, 51 und 54 und auch die Haupt-Regeleinrichtung 6 mit Datenverarbei­ tungseinrichtung 7 in einer integrierten Rechnereinheit realisiert; deshalb besteht zwischen den genannten Regeleinrichtungen eine informa­ torische Kopplung über alle Ist- und Sollwerte, die gegebenenfalls zur Lösung der Regelaufgabe von jeder der Regeleinrichtungen benutzt werden können. Symbolisch hierfür ist in Fig. 6 eine Datenleitung 50 zwischen den beiden Regeleinrichtungen 47, 51 gezeigt.

Claims (28)

1. Näh- oder Stickmaschine mit einer fadenführenden Nadel und mit einem mit dieser zusammenwirkenden Greifer, sowie mit einer Werkstück-Vorschubeinrichtung mit einem Antrieb für mindestens ein entlang einer vorbestimmbaren Bahn bewegbares Vorschubelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung (15) zum Antrieb des Vorschubelementes (14) einen Linearantrieb mit zwei antreibbaren Elementen (Ankern 25, 26) aufweist, wobei der eine Anker (26) in horizontaler und der andere Anker (25) in vertikaler Richtung bewegbar ist, und daß der Vorschubeinrich­ tung (15) eine Regeleinrichtung (47, 51) mit einem Regelkreis (49) für die Horizontal-Bewegungen sowie mit einem Regelkreis (53) für die Vertikal- Bewegungen des Vorschubelementes (14) zugeordnet ist, wobei beide Regelkreise (49, 53) einer eine Datenverarbeitungseinrichtung (7) umfassenden Haupt-Regeleinrichtung (6) untergeordnet sind, die ihre Synchronisationsimpulse von einem Encoder (5) in Abhängigkeit von der jeweils momentanen Position von Nadel oder Greifer erhält, und die Istwerte (48, 52) der Horizontal- und/oder der Vertikal-Bewegungen des Vorschubelementes (14) wahlweise der Haupt-Regeleinrichtung (6) zuführbar sind.

2. Näh- oder Stickmaschine mit einer fadenführenden Nadel und mit einem mit dieser zusammenwirkenden Greifer, sowie mit einer Werkstück-Vorschubeinrichtung mit einem Antrieb für mindestens ein entlang einer vorbestimmbaren Bahn bewegbares Vorschubelement und mit einer Niederhalteeinrichtung mit einem Antrieb für einen Niederhalter für das Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusammenwirken des Vorschubelementes (14) mit dem Nieder­ halter (12) durch eine eine Datenverarbeitungseinrichtung (7) umfas­ sende Haupt-Regeleinrichtung (6), die sowohl auf eine Regeleinrichtung (47, 51) für den Antrieb des Vorschubelementes (14) als auch auf eine Regeleinrichtung (54) für den Antrieb des Niederhalters (12) einwirkt, derart regelbar ist, daß die Andruckkraft des Niederhalters (12) der Momentanbewegung des Vorschubelementes (14) folgt, wobei die Haupt-Regeleinrichtung (6) ihre Synchronisationsimpulse von einem Encoder (5) in Abhängigkeit von der jeweils momentanen Position von Nadel oder Greifer erhält.

3. Näh- oder Stickmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Istwerte (48, 52) der Vertikal-Bewegungen und/oder der Horizontal- Bewegungen des Vorschubelementes (14) der Haupt-Regeleinrichtung (6) zuführbar sind und die Regelung des Antriebes für den Niederhalter (12) in Abhängigkeit von den Istwerten (48, 52) des Vorschubelementes (14) erfolgt.

4. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (12) mittels seinem Antrieb zuführbaren externen Signalen wahlweise in seine obere oder untere Endlage überführbar ist.

5. Näh- oder Stickmaschine mit einer Fadenschneideinrichtung mit den Greiferfaden und einen Schenkel der Nadelfadenschleife unterhalb der Stichplatte erfassenden Fadenfängers/Fadenschneiders nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fadenfänger/Fadenschneider (46) derart am Vorschubelement (14) angeordnet ist, daß der Greiferfaden und ein Schenkel der Nadelfadenschleife während einer durch ein dem Antrieb des Vor­ schubelementes (14) zuführbares externes Signal einleitbaren vergrö­ ßerten Horizontal- und/oder Vertikalbewegung des Vorschubelementes (14) durch den Fadenfänger/Fadenschneider (46) erfaßbar und einem Messer zuführbar sind.

6. Näh- oder Stickmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das dem Antrieb des Vorschubelementes (14) zuführbare externe Signal zur Vergrößerung der Bewegung des Vorschubelementes (14) auch zum Lösen der Spannungseinrichtung für den Nadelfaden dient.

7. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (7) einen Speicher für unterschied­ liche Nähparameter und Zusatzfunktionen aufweist, die mittels eines Bedienfeldes (9) oder über eine Schnittstelle abrufbar und der Haupt- Regeleinrichtung (6) zuführbar sind.

8. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Niederhalteeinrichtung (13) als elektromagnetischer Einachsen-Linearantrieb ausgebildet ist, dessen Anker (19) unmittelbar mit einem Träger (21, 21a) für den Niederhalter (12) verbunden ist.

9. Näh- oder Stickmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Einachsen-Linearantrieb bürstenlos ist.

10. Näh- oder Stickmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anker (19) des Einachsen-Linearantrieb keinen Eisenrückschluß aufweist.

11. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (21, 21a) für den Niederhalter (12) einen prismatischen Querschnitt aufweist.

12. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetischen Linearantriebe der Vorschubeinrichtung (15) als ein Zweiachsen-Linearantrieb mit zwei bewegungsmäßig miteinander verbundenen Ankern (25, 26) ausgebildet sind, wobei der eine Anker (26) in horizontaler Richtung und der andere Anker (25) in vertikaler Richtung antreibbar ist.

13. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Ankers (26) für die Horizontalbewegung des Vor­ schubelementes (14) unabhängig von der Bewegung des Ankers (25) für die Vertikalbewegung des Vorschubelementes (14) regelbar ist.

14. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Ankers (26) für die Horizontalbewegung des Vor­ schubelementes (14) in Abhängigkeit von der Bewegung des Ankers (25) für die Vertikalbewegung des Vorschubelementes (14) regelbar ist.

15. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anker (25, 26) des Zweiachsen-Linearantriebes zu einem Anker zusammengefaßt sind, der sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung antreibbar ist.

16. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in vertikaler Richtung antreibbare Anker (25) von zwei im Abstand und parallel zueinander angeordneten Anker-Stegen gebildet ist, die mittels eines einen Freiraum für den Greifer überbrückenden Trägers (27) miteinander verbunden sind.

17. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschubelement (14) unmittelbar mit einem oder mit den beiden Ankern (25, 26) für seine Vertikal- bzw Horizontalbewegung verbunden ist.

18. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (25, 26) des Zweiachsen-Linearantriebes prismenförmig aus­ gebildet sind und aus polarisierten Permanentmagneten (25a, 26a) be­ stehen.

19. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnete (25a, 26a) so angeordnet bzw so polarisiert sind, daß die erste Gruppe derselben die Vertikalbewegung des Vor­ schubelementes (14) und die zweite Gruppe dessen Horizontalbewe­ gung bewirkt.

20. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (31, 32) des Zweiachsen-Linearantriebes derart ausgebildet ist, daß eine erste Gruppe der Windungen bzw der Statorpole im Zusam­ menwirken mit der ersten Gruppe der Permanentmagnete die Vertikal­ bewegung des Vorschubelementes (14) und die zweite Gruppe der Win­ dungen bzw der Statorpole im Zusammenwirken mit der zweiten Gruppe der Permanentmagnete die Horizontalbewegung des Vorschubelemen­ tes (14) bewirkt.

21. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (25, 26) des Zweiachsen-Linearantriebes keinen Eisenrück­ schluß aufweisen.

22. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zweiachsen-Linearantrieb als bürstenloser Linearantrieb ausgebildet ist.

23. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschubelement (14) unmittelbar am Träger (27) angeordnet ist.

24. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (25, 26) des Zweiachsen-Linearantriebes mittel- oder unmit­ telbar mit einem Encoder (40) verbunden sind, und dieser als zweidimensionaler Encoder ausgebildet ist.

25. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweidimensionalen Encoder (40) zwei voneinander unabhängige Auswerteinrichtungen zugeordnet sind.

26. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweidimensionale Encoder (40) zwei Lichtschranken (41, 41a, 42, 42b) oder zwei Hall-Sonden-Anordnungen aufweist.

27. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Encoder-Scheibe zwei Gruppen (44, 45) von Strichelementen auf­ weist, wovon die erste Gruppe (44) in einer ersten Richtung verläuft und durch eine erste Lichtschranke (41, 41a) abtastbar ist, während die zweite Gruppe (45) in einer zweiten Richtung verläuft und durch eine zweite Lichtschranke (42, 42b) abtastbar ist.

28. Näh- oder Stickmaschine nach einem oder mehreren der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Encoder-Scheibe zwei unterschiedlich codierte Bereiche aufweist, wovon der erste Bereich durch eine erste Hall-Sonden-Anordnung und der zweite Bereich durch eine zweite Hall-Sonden-Anordnung abtastbar ist.