DE19813887A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Nähnähten - Google Patents

Abstract

Die zum Vernähen von Textilien bisher eingesetzten Verfahren und Vorrichtungen, die eine vollständige Durchdringung des Nähgutes mit dem Nähfaden bewirken, bedingen, daß beidseitig der Nähgutebene stichbildende Maschinenelemente angeordnet sind. Dies führt bei dem Vernähen großflächiger Nähgüter, die nicht geknickt werden dürfen, zu handhabungs-, maschinen- und raumtechnischen Problemen. Das neue Verfahren und die neue Vorrichtung ermöglichen das Vernähen unter einseitigem Nähgutzugriff und minimalem Raumeinsatz. DOLLAR A Für die Herstellung der Nähnaht penetrieren wechselweise zwei oder mehr Nähnadeln das Nähgut vollständig. Die von einer Nähnadel gebildete Nähfadenschlinge wird durch die nächsten penetrierenden Nadel aufgenommen und abgebunden. Die Übergabe der Nähfadenschlingen wird durch achtförmige Bewegungskurven der Nähnadeln und schräg zueinander angeordnete Nadelsysteme ermöglicht. Die Nähnadelbewegung ist dreidimensional. DOLLAR A Das Verfahren und die Vorrichtung eignen sich zum Vernähen großflächiger, auch räumlich gekrümmter Nähgüter, die nicht geknickt werden dürfen, zum Beispiel Verstärkungstextilien für Faserverbundwerkstoffe.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Nähnähten und umfaßt ei­ ne Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Nähnaht besteht aus zwei oder mehr Fäden, und sie wird gebildet, indem die Schlinge eines Fadens durch die Schlinge eines anderen Fadens geführt wird.

Die Erfindung umfaßt weiterhin eine Nähmaschine mit zwei Nadeln, wobei alle beweglichen Teile der Nähmaschine auf nur einer Seite des Nähgutes angebracht sind, sowie einen speziellen Nähguthalter. Neben der Nähmaschine und dem Nähguthalter umfaßt die Erfindung eine Steuerung.

Handelsübliche Nähmaschinen stellen Nähnähte her, in denen ein Nähfaden oder mehrere Nähfäden mit sich selbst oder untereinander verschlungen werden. Die bekannten Nähstichtypen sind in DIN 61 400 klassifiziert und beschrieben. Allen Vorrichtungen zur Herstellung der dort beschriebenen, eine vollständige Penetra­ tion des Nähgutes bedingenden Nähstichtypen ist gemeinsam, daß mechanisch miteinander gekoppelte Maschinenelemente oberhalb und unterhalb der Nähgut­ ebene angeordnet sind. Die mechanischen Kopplungselemente sind durch einen Maschinenständer geführt. Typische Maschinengestelle haben eine C-Form. Die Verarbeitung von ebenen Nähgütern, die nicht gefaltet werden können oder dür­ fen, ist damit nur in einem kleinen Umfang möglich. Ebene Nähgüter großer Ab­ messungen oder solche Nähgüter, die schlauch- oder hüllenförmig sind, können nicht verarbeitet werden. Handelsübliche Verfahren, die eine mechanische Ent­ kopplung und eine elektronische Kopplung der Maschinenelemente oberhalb und unterhalb der Nähgutebene verwenden, setzen eine linienförmige Bewegung der Nähmaschine und eine ebene Bewegung des Nähgutes voraus. Dies macht erfor­ derlich, daß der Raum für die Nähmaschine immer mindestens die zweifache, in vielen Fällen sogar die vierfache Größe des Nähgutes haben muß, wenn alle Be­ reiche des Nähgutes mit Nähnähten versehen werden sollen. Das Vernähen räumlich gekrümmter Nähgüter oder solcher Nähgüter, die vor dem Vernähen räumlich fixiert werden müssen, ist mit den bekannten Maschinen nicht möglich. Ein Verfahren, das irrtümlicherweise in der Öffentlichkeit als Nähverfahren be­ zeichnet wird, führt zu einer Einbringung einer Fadenschlinge in das Textil mittels einer Hohlnadel. Die Fadenschlinge wird von der Oberseite eingeführt. Sie pene­ triert jedoch das Textil nicht vollständig und wird auf der Unterseite nicht mit sich selbst oder einem weiteren Faden verschlungen. Die hergestellte Naht stellt daher keine echte Verbindung dar, da die einzelnen Lagen des Textils durch die herge­ stellte Schlingenreihe nicht gegen ein Trennen gesichert werden. Bekannt ist das in der Offenlegungsschrift DE 29 21 026 beschriebene Verfahren, das zur Bildung eines ähnlichen Stichbildes wie das hier beschriebene unter der Verwendung von zwei Nadeln führt. Dieses Verfahren beruht allerdings darauf, daß auf der Gegen­ seite des Nähgutes ein zusätzliches, mit den Nadeltrieben mechanisch gekoppel­ tes Maschinenelement, nämlich ein Umlauf- oder ein Kettenstichgreifer, betrieben wird. Die Vorrichtung greift damit auf die bestehenden Nähverfahren zurück und bedingt die Anordnung von Maschinenelementen auf beiden Seiten des Nähgu­ tes. Weiterhin sind die Nadeln dort in einer Ebene angeordnet, und die Nadeln bewegen sich in dieser-Ebene auf sich innerhalb des Nähgutes schneidenden Ge­ raden. Ebenfalls bekannt ist das in der deutschen Offenlegungsschrift OS 16 85 043 beschriebene Verfahren sowie die dort beschriebene Vorrichtung. In diesem Fall bewegen sich die für die Stichbildung erforderlichen Nadeln in zwei Ebenen, die parallel zueinander angeordnet sind. Weiterhin setzt die dort be­ schriebene Vorrichtung voraus, daß eine der beiden Nadeln eine ausgeprägte Rastphase besitzt. Derartige Rastphasen sind außerordentlich schwer zu kontrol­ lieren und zu steuern, da Maschinenschwingungen auftreten und ein schnell be­ wegtes Maschinenteil nicht, wie es dort erforderlich ist, für eine extrem kurze Zeit schwingungsfrei ruhig gelagert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeiden, die insbesondere das Vernähen großer Nähgutebenen unter minimalem Raum­ einsatz ermöglichen und das räumliche Vernähen erlauben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Unter der Voraussetzung des nur einseitigen Zugriffs auf das Nähgut und unter Vermeidung weiterer stich- oder schlingenbildender Funktionselemente gelingt es, mit zwei oder mehr Nähnadeln eine Nähnaht herzustellen, bei der die Schlinge ei­ nes Nähfadens durch die Schlinge eines anderen Nähfadens geführt wird. Durch die Erfindung werden das Vernähen großer Nähgutebenen unter minimalem Raumeinsatz ermöglicht und das Verfahren für das räumliche Vernähen einsetz­ bar.

Ein typisches Anwendungsbeispiel für die Notwendigkeit eines einseitigen Nähens ist das Vernähen von Verstärkungstextilien für Faserverbundwerkstoffe. Diese Textilien dürfen, um sie nicht zu schädigen, nicht geknickt werden. Durch das Vernähen einzelner Textilien miteinander und die anschließende Tränkung dieser Textilien mit einem Kunststoff kann der so entstehende Faserverbundwerkstoff deutlich höhere Lasten aufnehmen als im unvernähten Zustand. Das Vernähen großer Strukturen aus Verstärkungstextilien für Faserverbundwerkstoffe, z. B. für Flugzeugteile, führt unter Verwendung der konventionellen Nähtechnik zu einem großen Raumbedarf, da das Nähgut relativ zu der Nähmaschine bewegt werden muß. Nur durch die Möglichkeit, alle Positionen des Nähgutes mit einer bewegli­ chen Nähmaschine anzufahren, kann der Raumbedarf auf ein Minimum reduziert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Patent­ ansprüche 2 bis 7.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 Bildung eines einzelnen Nähstiches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 2 Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 3 Draufsicht auf einen Kurbelmechanismus.

Wie in Fig. 1 ersichtlich, wird in diesem Beispiel die Nähnaht gebildet, indem eine Nähnadel 1 mit einem Nähfaden 2 in das Nähgut 3 einsticht und nach der Über­ schreitung ihres unteren Totpunktes eine Nähfadenschlinge 4 bildet. In die Nähfa­ denschlinge 4 sticht eine weitere Nähnadel 5 mit einem Nähfaden 6 ein. Die bei­ den Nähnadeln 1 und 5 bewegen sich in zwei unterschiedlichen, einander schnei­ denden Ebenen. Sie bewegen sich in diesen Ebenen nicht linienförmig, sondern sie beschreiben Koppelkurven. Hierdurch wird ermöglicht, daß die Nähnadel 5 und die von der Nähnadel 1 und dem Nähfaden 2 gebildete Nähfadenschlinge 4 eintaucht. Während der Aufwärtsbewegung der Nähnadel 2 taucht die Nähnadel 5 tiefer in das Nähgut 3 ein. Auch sie bildet nach dem Überschreiten ihres unteren Totpunktes mit dem Nähfaden 6 eine Nähfadenschlinge 7, in die wiederum die Nähnadel 1 mit dem Nähfaden 2 eintaucht. Da die Nähfadenschlinge 7 erst zu ei­ nem späteren Zeitpunkt gebildet wird, ist sie in Fig. 1 nicht dargestellt. Während der weiteren Aufwärtsbewegung der Nähnadel 5 wird die um diese Nähnadel lie­ gende Nähfadenschlinge 4 durch das Nähgut 3 abgestreift. Zur Realisierung die­ ses Verfahrens beschreiben die Nähnadeln 1 und 5 achtförmige, einander durch­ dringende Koppelkurven 23. Die Koppelkurven 23 sind so ausgelegt, daß der Schnittpunkt der einzelnen Koppelkurve 23 unterhalb des Nähgutes 3 liegt. Dieser Schnittpunkt ist in Fig. 1 nicht zu sehen, weil dort bereits die Horizontalbewegung der Vorrichtung überlagert ist. Der Schnittpunkt der beiden Bewegungsebenen liegt ebenfalls unterhalb der Nähgutebene. Während der Penetrationsbewegung bewegen sich die Nähnadeln 1 und 5 näherungsweise auf einer Geraden, die räumlich schräg auf das Nähgut 3 gerichtet ist. Nach dieser nahezu geradlinigen Nähnadelbewegung durchschreiten die Nähnadeln 1 und 5 den unteren bogen­ förmigen Teil der Koppelkurve 23. In diesem Zeitraum wird die Vorrichtung über das Nähgut 3 bewegt, so daß sich der innerhalb der Nähgutebene befindliche Be­ reich der jeweiligen Nähnadel 1 oder 5 um eine senkrecht zur Nähnadel 1 oder 5 stehende, gedachte Achse 8 dreht. Hierdurch wird gleichzeitig der Fortschritt der Nahtbildung bewirkt. Dies bedeutet, daß sich die Nähnadeln 1 und 5 kontinuierlich in unterschiedlichen Phasen bewegen, wobei ein ständiger Wechsel zwischen ei­ ner vornehmlich linearen und einer vornehmlich rotatorischen Bewegung erfolgt.

Die beschriebene Bewegung der Nähnadeln wird durch den in Fig. 2 gezeigten Getriebemechanismus bewirkt. Dieser Mechanismus wird aufgrund seiner kon­ struktiven Einfachheit beschrieben, kann aber durch mindestens zwei Ersatzge­ triebe, die nach den Regeln von Roberts konstruiert werden können, substituiert werden.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung. Die Vorrichtung kann in zwei Hälften betrachtet werden. Die rechte Hälfte besteht aus dem Antrieb 9 mit einer Antriebswelle 10. Die Drehbewegung dieser Welle wird auf die Welle 11 und von dort wiederum auf die Welle 12 übertragen. Die Wellen 11 und 12 sind an einem Wellenende mit je einer Kurbel 13 und 14 versehen. Auf der Kurbel 13 befindet sich eine drehbar gelagerte Linearführung 15, auf der Kurbel 14 befindet sich ein drehbar gelagertes Auflager 16, das die Nadelstange 17 in ihrer axialen Richtung fixiert. Durch die Linearführung 15 und das Auflager 16 wird die Nadelstange 17 mit der Nadel 18 geführt (Fig. 3). Durch die Drehbewegung der Antriebswelle 10 beschreibt die Nadel 18 die bereits zuvor beschriebene Koppelkurve 23 (Fig. 1). Gleichzeitig wird die Drehbewegung der Antriebswelle 10 auf die Welle 19 der lin­ ken Vorrichtungshälfte übertragen. Diese zweite Vorrichtungshälfte ist wie die rechte Vorrichtungshälfte aufgebaut, die Kurbeln der linken Vorrichtungshälfte sind so ausgerichtet, daß sie gegenüber den Kurbeln 13 und 14 phasenversetzt umlaufen.

Die gesamte Vorrichtung wird in dem Beispiel durch eine x-y-z-Verfahreinheit 20 über das Nähgut bewegt. Die x-y-z-Verfahreinheit 20 ist in Fig. 2 nicht dargestellt. Das Nähgut liegt auf einer Unterlage 21, die das Penetrieren der Nähnadel ge­ stattet. Die Vorrichtung ist in ihrem unteren Bereich mit einer Stichplatte 22 verse­ hen, die gleichzeitig zur Fixierung des Nähgutes gegenüber der Unterlage dient. Die Fixierung geschieht durch ein entsprechendes Andrücken der Vorrichtung auf das Nähgut 3 mit der darunterliegenden Nähgutunterlage 21. Zusätzlich kann die Vorrichtung rotatorisch um diese drei Achsen bewegt werden, um das räumliche Vernähen zu gestatten.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Nähnähten bei dem sich alle nähstich- und näh­ nahtbildenden Elemente der Vorrichtung ausschließlich auf einer Seite des Nähgutes befinden, diese nähstich- und nähnahtbildenden Elemente sich auf Ebenen bewegen, die schräg auf das Nähgut gerichtet sind und das Nähgut auf einem Nähguthalter liegt, der die Penetration der nähstich- und nähnahtbilden­ den Elemente zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Nähfa­ denschlingen einander durchdringen und daß sich alle nähstich- und nähnaht­ bildenden Elemente der Vorrichtung ausschließlich auf einer Seite des Nähgu­ tes befinden, diese nähstich- und nähnahtbildenden Elemente sich auf Ebenen bewegen, die schräg auf das Nähgut gerichtet sind und sich schneiden und die nähstich- und nähnahtbildenden Elemente innerhalb dieser Ebenen Koppelkur­ ven beschreiben, die einen stetigen Wechsel zwischen vornehmlich linearen und vornehmlich rotatorischen Bewegungen der Nähnadeln beschreiben, wobei die einzelnen Koppelkurven eine ausreichende Annäherung auf der Gegenseite des Nähgutes besitzen, um eine Nähfadenschlinge von einem nähstich- oder nähnahtbildenden Element zu dem nächsten nähstich- oder nähnahtbildenden Element zu übergeben, und außerdem das Nähgut auf einem Nähguthalter liegt, der die Penetration der nähstich- und nähnahtbildenden Elemente zuläßt und zu dem das Nähgut durch einen mit der Vorrichtung verbundenen Gegen­ halter fixiert wird, wobei die Vorrichtung während der Schwenkbewegung der nähstich- und nähnahtbildenden Elemente mittels einer getaktet verfahrbaren, durch die Hauptwelle der Vorrichtung elektronisch oder mechanisch angesteu­ erten Vorschubeinrichtung schrittweise über das Nähgut geführt wird, so daß sich die nähnaht- und nähstichbildenden Elemente um eine gedachte Achse innerhalb des Nähgutes drehen und die Vorrichtung bei dem Prozeßbeginn so auf das Nähgut aufgesetzt wird, daß die nähstich- und nähnahtbildenden Ele­ mente senkrecht das Nähgut penetrieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle der Vorrichtung elektronisch mit der Steuerung der Vorschubeinrichtung ge­ koppelt ist, so daß die Vorschubeinrichtung abhängig von der Drehzahl der An­ triebswelle der Vorrichtung betrieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem Konstruktionsprogramm die Geometrie der Nähnaht an die Vorschubeinrich­ tung weitergegeben wird, in Verbindung mit einer Steuerroutine, die einen Nahtrichtungswechsel ermöglicht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbeln, der Kurbelabstand und die Nadelstangenlänge variabel einstellbar sind und dadurch die Stichlänge der Nähnaht variiert werden kann.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbar gelagerte Linearführung 15 in der Kurbel 13 und das drehbar gelagerte Auflager 16 in der Kurbel 14 exzen­ trisch gelagert sind und eine zusätzliche Phasenverschiebung der Bewegungen der einzelnen nähstich- und nähnahtbildenden Elemente erfolgt, um die Positi­ on der einzelnen nähstich- und nähnahtbildenden Elemente zueinander bei der Nähfadenschlingenbildung und dem Ergreifen der Nähfadenschlingen 4 und 7 einzustellen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für ein räumliches Vernähen die Nähgutunterlage 21 derart flexibel gestaltet ist, daß mit ihr räumliche Geometrien abbildbar sind, die Stichplatte 22 der Vor­ richtung sich dieser räumlichen Geometrie anzupassen vermag und durch die Vorrichtung zusätzlich zu den linearen Bewegungen Schwenkbewegungen um die drei Raumachsen ausführbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsmechanismus für die Vorschubbewegung in die Vorrichtung derart integrierbar ist, daß sich Vorschubelemente auf der Nähgutebene bzw. dem Nähgut 3 abstützen, wobei die Führung der Vorrichtung von Hand und das Vernähen von schlauch- oder hüllenförmigen Nähgütern ermöglicht sind.