[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten Anspruchs
genannten Art.
[0002] Aus der japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 3-5834 ist eine Nähmaschine bekannt,
der ein Spulenmagazin für die Oberfäden fest zugeordnet ist. Das Spulenmagazin besteht
aus einem Drehtisch, auf dem einzelne Spulen mit Fadenhaltern in auswechselbaren Auflagen
angeordnet sind.
[0003] Zum Auswechseln des Oberfadens mit einem anderen wird der Oberfaden an einer Stelle
oberhalb des Maschinenkopfes der Nähmaschine abgeschnitten und festgehalten. Nach
dem Austausch der Spule wird der neue Oberfaden mit dem alten Oberfaden durch eine
Verknotungseinrichtung verknotet.
[0004] Diese Anordnung ist ausgelegt für eine stationäre Nähmaschine, an der stationär das
Spulenmagazin angeordnet ist. Die stationäre Nähmaschine kann nur von einer Bedienperson
bedient werden.
[0005] Darüber hinaus ist es bereits bekannt, einen Nähkopf an einem Roboter zu befestigen,
um Materialien, beispielsweise Sitzbezüge in der Automobilindustrie, vollautomatisch
zu nähen.
[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für einen Roboter mit einem Nähkopf eine
Oberfadenwechselvorrichtung vorzuschlagen, mit der der Oberfaden automatisch gewechselt
werden kann.
[0007] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.
[0008] Die Lösung basiert auf der Erkenntnis, dass der Roboter die Garnstation, also den
im Moment benötigten Oberfaden mitsamt Spule sowie die Fadentrenn- und -verbindungseinrichtung
trägt, während das Spulenmagazin mit dem Spulenwechsler ortsfest im Arbeitsbereich
des Roboters angeordnet ist. Damit wird eine flexible Lösung geschaffen, mit der ein
Roboter automatisch Materialien vernähen kann, während der Wechsel des Oberfadens
schnell und zuverlässig vollautomatisch durchgeführt werden kann. Da das vollautomatische
Wechseln des Unterfadens bereits zum Stand der Technik zählt, wird somit ein vollautomatisch
arbeitender Nähroboter geschaffen, mit dem die anfallenden Näharbeiten schnell und
problemlos durchgeführt werden können.
[0009] Die Unteransprüche 2 bis 9 beschreiben bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
[0010] Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es stellen
dar:
- Figur 1 a
- eine Draufsicht auf ein Spulenmagazin mit zugeordnetem Nähroboter;
- Figur 1 b
- eine vergrößerte Draufsicht auf das Spulenmagazin mit Arbeitsstation;
- Figur 2
- eine Seitenansicht des Spulenmagazins mit Arbeitsstation am Roboter;
- Figur 3
- eine Seitenansicht der Arbeitsstation in Vorbereitung des Fadenwechsels;
- Figur 4 a,b
- Beginn des Auswechselvorganges einer Spule an das Spulenmagazin;
- Figur 5
- eine Detailansicht der Schere;
- Figur 6
- eine Detailansicht des Spulenhalters an der Arbeitsstation;
- Figur 7
- eine Seitenansicht des Spulenmagazins mit ausgewechselter Spule;
- Figur 8 a-c
- 3 Stufen des Auswechselvorganges einer neuen Spule an die Arbeitsstation;
- Figur 9
- eine Detailansicht der Spulenübergabe;
- Figur 10
- eine Detailansicht des Verdrillvorganges;
- Figur 11
- eine Seitenansicht des Spulenmagazins nach dem Wechselvorgang.
[0011] In Figur 1 a,b ist in Draufsicht ein Spulenmagazin 1 mit einem Nähroboter 2 dargestellt.
[0012] Das Spulenmagazin 1 besteht aus einem in einem ortsfesten Gestell 3 gelagerten, antreibbaren
Drehtisch 4, auf dem eine Anzahl von Spulen 5 stehend von einzelnen Spulenhaltern
6 gehalten sind. Jede Spule 5 trägt farblich unterschiedliche Fäden 7, die als Oberfaden
beim Nähen dienen.
[0013] Jeder Spulenhalter 6 besteht aus einem federbelasteten längsverschiebbaren Dorn 8,
der auf der Unterseite des Drehtisches 4 angeordnet ist (Figur 2). Seine freies vorderes
Ende ragt in den Spulenkörper hinein. Die Spulen können somit von Hand auf den Dorn
aufgesteckt und wieder abgezogen werden.
[0014] Jeder Spule 5 ist ein ortsfester Haltearm 9 (Figur 2) zugeordnet, der beabstandet
übereinander drei Fadenklemmen 9.1 bis 9.3 seitlich auskragend trägt. Die Fadenklemmen
sind so angeordnet, dass sie den Faden 7 oberhalb der Spule 5 in deren verlängerten
Achse gespannt halten. Das Ende des Fadens 7 befindet sich im oder unmittelbar oberhalb
der obersten Fadenklemme 9.3.
[0015] Die Fadenklemmen 9.1 bis 9.3 bestehen aus einer feststehenden und einer federbelasteten
Klemmbacke, wobei bei der Fadenklemme 9.3 zusätzlich die Möglichkeit besteht, die
bewegliche Klemmbacke von außen mit Hilfe eines verfahrbaren Stiftes 10 zu öffnen.
Hierzu ist der Stift 10 im Gestell 3 über einen Zylinder 11 gehalten.
[0016] Im Zentrum des Drehtisches 4 ist an dem Gestell 3 ein als Schlitten ausgebildeter,
verfahrbarer Spulenwechsler 12 vorgesehen. Er macht aufgrund seiner Anordnung die
Drehbewegungen des Drehtisches 4 nicht mit.
[0017] Der Spulenwechsler 12 besteht aus einem Greifer 13, der auf Höhe der Drehtischoberfläche
angeordnet ist und dazu dient, die Spulenhülsen an ihrem äußeren Umfang zu ergreifen.
[0018] Oberhalb des Greifers 13 sind an einem drehbar gelagerten Arm 14 auskragend zwei
fluchtend übereinander angeordnete Fadengreifer 14.1 und 14.2 an dem Spulenwechsler
12 angebracht. Die Fadengreifer bestehen aus jeweils zwei auseinander und zusammen
verfahrbaren Backen. Der Arm ist außermittig zu seiner Drehachse angeordnet. Der Abstand
der beiden Fadengreifer 14.1 und 14.2 ist so gewählt, dass der Faden unterhalb der
Fadenklemme 9.1 und zwischen den beiden Fadenklemmen 9.2 und 9.3 beim Spulenwechsel
ergriffen werden kann, wie weiter unten beschrieben wird.
[0019] Der Spulenwechsler 12 besitzt einen translatorischen Antrieb mit Geradführungen,
der es ihm erlaubt, von der in Figur 1, 2 dargestellten Ruhestellung (im Zentrum des
Drehtisches 4) nach rechts in Richtung auf den Nähroboter 2 zu verfahren.
[0020] An dem Nähroboter 2 befindet sich an seinem freien Arm ein an sich bekannter Nähkopf
15.
[0021] An dem Robotergehäuse ist eine Arbeitsstation 16 befestigt, in der auf einer Grundplatte
17 die im Gebrauch befindliche Spule 5 abgestellt ist und von einem zangenartigen
Spulengreifer 18 gehalten wird. Der zu vernähende Faden 7 wird über eine Fadenführung
19 von der Spule 5 abgezogen. Die Fadenführung 19 besteht aus zwei beweglichen zangenartigen
Armen, die im geschlossenen Zustand eine Öse bilden, durch die dann der Faden läuft.
[0022] Von der Fadenführung 19 wird der Faden 7 zu einem wiederum auskragend an einem Arm
20 angeordneten ersten Fadenhalter 20.1 geführt, dem vertikal fluchtend beabstandet
ein zweiter Fadenhalter 20.2 mit einem Sensor 21 zur Fadenerkennung folgt. Im Fadenverlauf
folgt dann - wiederum fluchtend zu den beiden Fadenhaltern 20.1 und 20.2 - ein Fadenstopper
20.3, der bei Fadenriss anspricht und den Faden festhält. Zwischen der Fadenführung
19 und dem ersten Fadenhalter 20.1 ist nahe bei dem Fadenhalter 20.1 eine Schere 23
vorgesehen.
[0023] Die Schere 23, die beiden Fadenhalter 20.1 und 20.2, der Sensor 21 sowie der Fadenstopper
20.3 sind an dem vertikal ausfahrbaren Arm 20 befestigt, der von einer Antriebseinheit
22, die ebenfalls Bestandteil der Arbeitsstation ist, vertikal aus- und eingefahren
werden kann. Diese Anordnung ist in Figur 3 als Einzelheit näher dargestellt (Figur
3).
[0024] Weiterhin ist an der Arbeitsstation 16 ein Splicer 24 angeordnet, dessen Aufbau nicht
näher erläutert werden muß, da derartige Vorrichtungen allgemein bekannt sind. Mit
dem Splicer 24 (Figur 4) können zwei Fadenenden miteinander verbunden werden. Der
Splicer 24 ist seitlich neben der Spule in der Arbeitsstation angeordnet und kann
bei Bedarf über einen Zylinder in den Fadenverlauf zwischen den beiden Fadenhaltern
20.1 und 20.2 bei eingefahrenem Arm 20 eingeschwenkt werden.
[0025] Da die Arbeitsstation an dem Nähroboter 2 befestigt ist, kann sie alle Drehbewegungen
des Roboters mitmachen.
[0026] Im folgenden wird ein Fadenwechselvorgang anhand der Figuren 1 bis 11 näher erläutert.
[0027] Es wird angenommen, dass der in Figur 2 in der Arbeitsstation 16 benutzte Faden gewechselt
werden muß, da nunmehr ein andersfarbiges Material zu vernähen ist.
[0028] Um den Wechselvorgang einzuleiten, wird der Nähvorgang unterbrochen und Nähroboter
2 so gedreht, dass die in der Arbeitsstation 16 befindliche Spule 5 genau dem Spulenwechsler
12 gegenüber steht, wie dies in Figur 1 a, b sichtbar ist. Im Spulenmagazin 1 ist
der Drehtisch so gedreht, dass ein leerer Spulenhalter 6 der auszuwechselnden Spule
5 gegenübersteht. Sodann wird der Dorn 8 von einer Betätigungseinrichtung zurückgezogen,
so dass das freie Dornende nicht mehr über die Drehtischoberfläche hinausragt (Figur
4 a).
[0029] Nunmehr werden die beiden Fadenhalter 20.1 und 20.2 geschlossen, so dass der Faden
arretiert und gleichzeitig zwischen diesen Fadenhaltern gespannt ist. Die Schere 23
bleibt geöffnet. Dann fährt die Antriebseinheit 22 den Arm 20 nach oben (Figur 4 a),
so dass der Faden 7 mitgenommen wird, in dem er ein Stück von der Spule 5 abgewickelt
wird. Anschließend wird der Spulenhalter 18 geöffnet (Figur 6).
[0030] Gleichzeitig oder kurze Zeit später wird der Spulenwechsler 12 ausgefahren, d.h.
nach rechts bewegt. Der Spulengreifer 13 ist geöffnet, ebenso die Fadengreifer 14.1
und 14.2. Dadurch können die Fadengreifer den Faden 7 zwischen der Fadenführung 19
und der Schere 23 erfassen (Figur 4b). Gleichzeitig ist der geöffnete Spulengreifer
13 zwischen die geöffneten Zangen des Spulengreifers 18 und dem Außenumfang der Spule
5 positioniert.
[0031] In einem weiteren Schritt werden der Spulengreifer 13 und die beiden Fadengreifer
14.1 und 14.2 geschlossen. Der Faden ist nun zwischen den vier Fadengreifern eingespannt.
Sodann wird er von der Schere 23 abgeschnitten (Figur 5); anschließend öffnet die
Fadenführung 19.
[0032] Somit kann bei einem Zurückfahren des Spulenwechslers 12 die auszuwechselnde Spule
5 von der Arbeitsstation 16 auf den freien Platz auf dem Drehtisch 4 gezogen werden.
[0033] Wenn die Spule 5 ihre Position auf dem Drehtisch 4 erreicht hat (Figur 7), ist gleichzeitig
auch der von den Fadengreifern 14.1 und 14.2 gehaltene, abgeschnittene Faden in die
Fadenklemmen 9.1 und 9.2 gezogen, da die Fadengreifer 14.1 und 14.2 unterhalb bzw.
oberhalb der Fadenklemmen 9.1 und 9.2 angeordnet sind.
[0034] Das freie Ende des abgeschnittenen Fadens wird von der dritten Fadenklemme 9.3 aufgenommen,
wozu diese vorher von dem herabfahrenden Stift 10 (Figur 7) geöffnet wurde. Anschließend
fährt der Stift 10 wieder in seine Grundstellung zurück (Figur 2), wodurch das freie
Fadenende festgeklemmt wird.
[0035] Gleichzeitig wird der Dorn 8 über die unterhalb des Drehtisches 4 angeordneten Betätigungseinrichtung
freigegeben, so dass sein freies Ende in die Spule 5 einfahren kann und diese so hält
(Figur 7).
[0036] Abschließend fährt der Spulenwechsler 12 in seine linke Ruhestellung (Figur 8 a).
[0037] In einem weiteren Schritt kann nunmehr die neue Spule 5 zur Arbeitsstation 16 gebracht
werden.
[0038] Hierzu wird der Drehtisch 4 soweit gedreht, bis die gewünschte Spule gegenüber der
Arbeitsstation 16 steht. Sodann wird der Dorn 8 durch der Betätigungseinrichtung zurückgezogen;
die Spule 5 ist nunmehr freigegeben. Anschließend fährt der Spulenwechsler 12 wieder
nach rechts. Hierbei ergreifen die Fadengreifer 14.1 und 14.2 den in den Fadenklemmen
9.1 bis 9.3 gehaltenen Faden und halten ihn gespannt (Figur 8 b).
[0039] Sodann wird der Spulenwechsler 12 weiter in Richtung auf die Arbeitsstation 16 bewegt,
während gleichzeitig der Arm 14 um 180° gedreht wird (Figur 8 c). Damit wird erreicht,
dass das freie Fadenende der neuen Spule nach unten zeigt, parallel zum Ende des abgeschnittenen
Fadenendes, das noch am Nähroboter hängt (Figur 9). Die beiden Fadenenden liegen nun
nebeneinander in einer gemeinsamen Ebenen.
[0040] Im nächsten Schritt wird der Splicer 24 eingeschwenkt aus seiner Ruheposition außerhalb
des Fadenlaufes in den Fadenlauf. Er ist derart angeordnet, dass er die beiden Fadenstücke
zwischen den Fadengreifern 14.1 und 14.2 bzw. zwischen den Fadenhaltern 20.1 und 20.2
erfaßt (Figur 10). Hierzu wurde der Arm 20 vor dem Einschwenken des Splicers 24 wieder
eingefahren.
[0041] Nachdem in dem Splicer 24 die beiden Fadenenden verknüpft wurden, werden die Fadengreifer
14.1 und 14.2 geöffnet und der Spulenwechsler 12 zurückgefahren in seine Ruheposition
unter gleichzeitigem Drehen des Haltearmes 9 in seine Ausgangsposition (Figur 11).
Ebenfalls werden die Fadenhalter 20.1 und 20.2 geöffnet, während die Fadenführung
19 geschlossen wird.
[0042] Sodann kann der Nähkopf 15 wieder weiterarbeiten. Da nunmehr noch eine genau bekannte
Länge des andersfarbigen Fadens bis zur Verknüpfungsstelle mit dem neuen Faden vorhanden
ist, wurde der Wechselvorgang nicht am Ende der Nähnaht ausgeführt, sondern bereits
so rechtzeitig, dass der alte Faden mit seiner wesentlichen Länge noch zum Beenden
der Nähnaht herangezogen werden kann. Die Naht ist also erst dann fertig, wenn der
neue Faden in der Nähe der Nähnadel sich befindet. Erst dann wird das zu vernähende
Material gewechselt, so dass mit nur einem geringen Verlust am alten Faden gearbeitet
werden kann.
1. Vorrichtung zum Wechseln des Oberfadens an einer Näheinrichtung, bestehend aus einem
Spulenmagazin, in dem mindestens zwei Spulen mit je einem Oberfaden vorgesehen sind,
einer der Näheinrichtung zugeordneten Garnstation sowie einem Spulenwechsler zum Wechseln
der Spule zwischen dem Spulenmagazin und der Arbeitsstation, einer Trenneinrichtung
zum Durchtrennen des Oberfadens vor dem Fadenwechsel und einer Fadenverbindungseinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, dass die Näheinrichtung (2) ein Roboter mit einem Nähkopf (15) ist, an dem die Arbeitsstation
(16) befestigt ist, wobei die Arbeitsstation (16) die Trenn- und Fadenverbindungseinrichtung
beinhaltet und dass das Spulenmagazin (1) mit dem Spulenwechsler (12) ortsfest im
Arbeitsbereich des Roboters angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Spule (5) im Spulenmagazin (1) ein ortsfester Haltearm (9) mit mindestens zwei
Fadenklemmern (9.1, 9.2) zugeordnet ist, die den Faden (7) oberhalb in der Spulenachse
halten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass jede Spule (5) von einem federbelasteten verschiebbaren Dorn (8) gehalten ist.
4. Vorrichtung nach einem vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenwechsler (12) aus einem an einem verfahrbaren Schlitten befestigten Spulengreifer
(13) und mindestens zwei Fadengreifern (14.1, 14.2) besteht.
5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Spulengreifer (13) zwei zangenartige Arme aufweist, mit der er die zu wechselnde
Spule von dem Spulenmagazin (1) zur Arbeitsstation (16) bzw. umgekehrt verschiebt.
6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Fadengreifer (14.1, 14.2) des Spulenwechslers (12) an einem drehbar gelagerten
Arm (14) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Arbeitsstation (16) an einem vertikal verfahrbaren Arm (20) zwei ansteuerbare
Fadenhalter (20.1, 20.2) vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass an dem Arm (20) unterhalb des ersten Fadenhalters eine Schere (23) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Fadenverbindungseinrichtung (Splicer 24) in der Arbeitsstation seitlich außerhalb
des Fadenverlaufes angeordnet und in den Fadenverlauf einschwenkbar ist.