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Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen - Dokument DE202005010077U1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE202005010077U1 10.11.2005
Titel Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen
Anmelder Merlaku, Kastriot, 80807 München, DE
DE-Aktenzeichen 202005010077
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 10.11.2005
Registration date 06.10.2005
Application date from patent application 27.06.2005
IPC-Hauptklasse D05B 69/10
IPC-Nebenklasse D05B 1/00   D05B 23/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine, bei der die Näh-Nadel unbefestigt ist und frei in mindestens einer Richtung beweglich ist, wobei die Bewegung der Näh-Nadel elektromagnetisch und berührungslos allein durch Elektromagnet-Felder erfolgt.

Eine herkömmliche Nähmaschine weist eine Näh-Nadel auf, die durch einen Elektromotor und ein Getriebe in Bewegung gesetzt wird. Das Getriebe besteht aus viele Hebeln, Wellen und Räder, sowie Riemen, wobei diese Elemente mit einander verbunden sind. Es gibt auch Nähmaschinen, die einen Direktantrieb aufweisen oder durch Schrittmotoren angetrieben werden.

Die Nähmaschine, die zum Zusammenfügen von Textil-, Gewebe- oder Lederteilen dient – erzeugt häufig so genanntem Stepp- oder Kettenstich. Der bei den meisten heute üblichen Ausführungen verwendete Steppstich wird mit zwei Fäden erzeugt, der Kettenstich mit nur einem.

Die Entwicklung der Nähmaschine vollzog sich über mehrere Zeitabschnitte, insbesondere zu Beginn des 18. Jahrhunderts. So ließ sich beispielsweise der britische Erfinder Thomas Saint 1790 eine selbst gebaute Maschine zum Nähen patentieren. Seine Maschine diente zum Zusammenfügen von Leder oder Segeltuch und bildete mit einem einzigen Faden einen Kettenstich. Dieses Gerät arbeitete nicht direkt mit Näh-Nadel: Im ersten Arbeitsgang wurde mit einer Ahle ein Loch in das zu nähende Material gebohrt. Ein weiterer Mechanismus führte den Faden über das Loch, wo anschließend ein nadelähnliches Stäbchen mit einer gegabelten Spitze den Faden durch das Loch zur Unterseite des Nähgutes schob. Von hier aus nahm ein Haken den Faden auf und zog diesen nach vorn, damit der folgende Stich erfolgen konnte. Beim nächsten Zyklus wurde durch die erste Schleife eine zweite gezogen, und so entstand eine Kette, welche die Naht zusammenhielt.

Die Konstruktion der ersten brauchbaren Nähmaschine gelang 1829 dem französischen Schneider Barthélemy Thimonnier. Bei dieser Maschine wurde eine Näh-Nadel, die ein Häkchen an der Spitze aufwies, mit Hilfe eines Pedals nach unten und mit einer Feder wieder nach oben bewegt. Ähnlich wie Saints Maschine funktionierte das Modell von Thimonnier nach dem Kettenstich-Prinzip. Thimonnier stellte 80 seiner Maschinen in einer Pariser Kleiderfabrik auf.

Die erste Nähmaschine, die Steppstiche bilden konnte, wurde etwa 1834 von dem amerikanischen Erfinder Walter Hunt konstruiert. Die Maschine hatte eine Näh-Nadel mit einem Nadelöhr in der Spitze und einen hin- und herpendelnden Transporteur. Als Hunt diese Maschine erfand, ließ er sie zunächst nicht patentieren. Unabhängig von Hunt konstruierte der amerikanische Erfinder Elias Howe eine Maschine, die im Wesentlichen die gleichen Merkmale hatte wie die von Hunt, und ließ sie 1846 patentieren. Singer trug wesentlich dazu bei, dass mehrere Patente auf dem Gebiet der Nähmaschinen zusammengefasst und die Grundlagen für die industrielle Herstellung von Nähmaschinen geschaffen wurden.

Eine weitere wichtige Erfindung auf diesem Gebiet war u. a. die drehbare Spule – eingesetzt 1850 bei einer Maschine, die der amerikanische Erfinder Allen Benjamin Wilson patentieren ließ. Hinzu kam der Sprungvorschub in vier Bewegungen, mit dem das Nähgut zwischen den Stichen weitertransportiert wurde und der ein Bestandteil des gleichen Patents war. Den Nähfuß, ein unter Federspannung stehendes Teil, mit dem das Nähgut auf dem Arbeitstisch festgehalten wurde, erfand Singer, nachdem er seine erste Maschine hatte patentieren lassen.

Die ältesten erfolgreich eingesetzten Nähmaschinen wurden mit einer Handkurbel bedient. Später wurde ein Kurbelsystem eingeführt, das über ein Pedal betrieben wurde: Man konnte das Nähgut jetzt mit beiden Händen unter die Näh-Nadel führen. Heute sind sämtliche modernen Maschinen mit einem Elektromotor ausgerüstet, der mit Fuß oder Knie über einen Regler betätigt wird.

Haushaltsnähmaschinen sind entweder Geradstich- oder Zickzackmaschinen. Beim Geradstich bewegt sich die Nadel auf und ab und stellt eine gerade Reihe von Stichen her. Beim Zickzackstich bewegt sich die Nadel auf und ab und zusätzlich von einer Seite zur anderen, wodurch eine zickzackförmige Naht entsteht. Mit einer Zickzackmaschine kann man Zier- und Blindstiche ausführen, Monogramme sticken, Knöpfe annähen, Knopflöcher herstellen und flicken.

Heute nähen die meisten Nähmaschinen mit zwei Fäden und bilden den Steppstich. Der Oberfaden wird durch ein Nadelöhr an der Spitze der Nadel geführt. Der Unterfaden befindet sich auf einer Spule und wird mit dem Oberfaden durch eine Drehbewegung oder durch seitliches Hin- und Hergleiten verbunden. Bei einer gewöhnlichen Maschine mit einer Drehspule laufen nacheinander folgende Vorgänge ab: Die Näh-Nadel, die den Oberfaden führt, bewegt sich durch das Nähgut hindurch nach unten, und der Faden wird von einem an der Spule angebrachten Haken, dem Greifer, über dem Nadelöhr gefasst. Durch die Drehung der Spule wird der Oberfaden so herausgezogen, dass er eine Schlinge bildet, durch die dann der Unterfaden geführt wird. Die Größe der Schlinge wird von einer Zugvorrichtung, der so genannten Fadenspannung, im oberen Teil der Maschine bestimmt. Während sich die Näh-Nadel wieder nach oben bewegt, wird die um den Unterfaden verlaufende Schlinge vom Fadenheber festgezogen, und es entsteht ein Stich. Bei Maschinen, bei denen sich die Spule in einem frei beweglichen Schiffchen seitwärts bewegt, wird der gleiche Stich gebildet. Hier läuft das Schiffchen durch die Fadenschlinge, wenn sich die Nadel nach unten bewegt, und kehrt wieder zur Ausgangsstellung zurück, wenn sich die Nadel nach oben bewegt.

Mit einer Nähmaschine werden zur Herstellung einer Naht innerhalb eines Gewebes zwei unterschiedliche Fäden miteinander verknüpft, wobei der so genannte Oberfaden zuvor mit einer Näh-Nadel durch das Gewebe geschoben wird. Der Antrieb einer Nähmaschine erfolgt heutzutage mit einem Elektromotor. Diese Bauart ist aber nicht zwingend notwendig, die gleiche Maschine kann auch per Pedal durch die Füsse der nähenden Person angetrieben werden. Zum Nähen nutzt die Maschine ganz spezielle Nähmaschinennadeln.

Die Grundform der Nähmaschine ist die Flachbettnähmaschine. Für besondere Arbeitsgänge sind entsprechende Nähmaschinenformen entwickelt worden, die wie folgt zu unterscheiden sind: Flachbett-, Sockel-, Säulen-, Freiarm- und Blocknähmaschine. Nach einem internationalen Katalog werden sechs Stichtypenklassen unterschieden, die in der DIN 61 400 aufgeführt sind.

Neben der großen Zahl an Haushaltsnähmaschinen gibt es etwa 2 000 unterschiedliche Arten von Industrienähmaschinen zum Nähen von Kleidung, aber auch speziell zur Herstellung von Hüten, Schuhen und Strumpfwaren. Sowohl bei Industrie- als auch bei Haushaltsnähmaschinen sind die modernen Geräte zur Automatisierung bestimmter Abläufe mit Mikroprozessoren ausgestattet.

Industriemaschinen werden z.B. von der Dürkopp-Adler AG in Bielefeld und von der Firma PFAFF in Kaiserslautern hergestellt. Mehrere kleine Unternehmen haben sich auf nähtechnische Besonderheiten, sowie den dafür notwendigen Sondermaschinenbau (Nähautomaten, Roboternähen, CNC-Nähen etc.) spezialisiert.

Auch der Antrieb der Nähmaschine hat sich im Laufe der Jahrzehnte entscheidend gewandelt. In der heutigen Nähindustrie werden mittlerweile immer mehr Nähmaschinen mit Schrittmotortechnik eingesetzt. Hierbei werden verschiedene Komponenten wie Transport und Nadelantrieb nicht mehr mechanisch über den Antriebsmotor angetrieben, sondern individuell über die Schrittmotoren. Das Nähergebnis wird so genauer und der Benutzer kann die Nähmaschine gezielter für seine Anwendungen, z.B. mit Nähprogrammen, einsetzen. Der Maschinenantrieb erfolgt heute direkt, ohne Antriebsriemen über sogenannte Servomotoren.

Aus der US 3 425 376 ist ein Antrieb für die Nadelstange bekannt, wobei während einer H-Phase eine Spule dieses Antriebs so angesteuert wird, dass die Nadelstange in einem Magneten nach unten gezogen wird, wobei während einer L-Phase die Stromrichtung umgekehrt und die Nadelstange nach oben bewegt wird.

Bei einem aus US 5 189 971 bekannten Antrieb wird eine zum Teil aus Eisenlegierung bestehende Nadelstange zwischen einer oberen und unteren Endposition hin- und herbewegt.

Die Anmeldung DE 1 000 669 beschreibt eine Maschine, die einen Selonoid-Antrieb aufweist. Hier wird der Nadel hin und her durch Elektromagneten bewegt. Die Nadel ist an einer Stange befestigt, die aus einem Eisenkern besteht. Die Stange erlaubt jedoch nicht, dass die Nadel komplett unter dem Nähgut verschwindet und an eine andere Stelle wieder einsticht.

In der Anmeldung DE 1 011 265 ist eine Nähmaschine mit Elektromagnet-Antrieb beschrieben worden. Hier wird der Strom für die Elektromagneten durch einen Oszillator erzeugt.

Die Anmeldung 2 310 386 beschreibt ebenfalls einem Elektromagnet-Antrieb für Nähmaschinen.

Die Anmeldung DE 198 27 846 C2 beschreibt eine interessante Lösung, die ein Nähmaschinen-Antrieb betrifft. Hier wird vorgeschlagen, dass die Nadel-Halterung / Nadel-Stange durch Elektromagneten hin und her bewegt wird. An der Nadel-Stange sind Dauermagneten angebracht worden, die durch eine Magnetfeld-Wechselwirkung mit dem Magnet-Feld der Elektromagneten bewegt wird.

Bei alle diesen Lösungen, ist die Nadel mit einer Stange gekoppelt. Die Stange bewegt die Nadel. Die Masse der Stange verursacht eine Trägheit, die nur mit höherem Stromverbrauch zu überwinden ist. Bei schnellem Arbeitstempo, das bei den Industrie-Maschinen erforderlich ist, stossen diese Lösungen an ihren Grenzen. Ausserdem es ist nicht möglich, die Nadel komplett unter dem Nähgut zu bringen und durch einen anderen Stichpunkt nach oben sie zu ziehen. Das verhindert jedenfalls die Verbindung mit der Stange.

Der in den Schutzansprüchen 1 bis 41 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Nähmaschine zu schaffen, die in der Lage ist, extrem schnell zu arbeiten, wobei das Nähmaterial mit einer unbefestigten, losen und frei bewegbaren Näh-Nadel zu nähen ist und damit bisher unerreichbare Muster zu erzeugen.

Dieses Problem wird mit den in den Schutzansprüchen 1 bis 41 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Vorteile der Erfindung sind:

  • – die Nähmaschine kann klein und absolut zuverlässig gebaut werden,
  • – weniger anfällige Teile vorhanden,
  • – sehr leichte Näh-Nadel-Austausch, da sie nirgendwo befestigt ist,
  • – sehr leiser Betrieb (fast lautlos),
  • – extrem schnelle Arbeitsvorgänge möglich,
  • – perfekte Steuerung der Einstichstelle durch seitlichen Elektromagneten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 11 erläutert. Es zeigen:

1 eine Nähmaschine mit den neuen Antriebstechnik,

2 den Aufbau des Antriebs-Systems,

3 die kreisförmig angeordneten Elektromagneten, die die Näh-Nadel seitwärts oder kreisförmig bewegen können,

4 eine Variante mit abgewinkelten Näh-Nadel,

5 die Variante mit nur einem Elektromagnet,

6 eine Darstellung der Nähmaschine,

7 eine Variante mit eine Mikro-Kugel,

8 eine Nähmaschine, die zusätzlich einen Hochdruck-Wasserstrahl-Bohrer aufweist,

9 eine Nähmaschine mit Pressluft-Antrieb,

10 eine Nähmaschine, bei der die Nadel keine Nadelöhr aufweist,

11 eine Nähmaschine, die ohne Fäden nähen kann.

Diese Nähmaschine 1 weist keinen Elektromotor-Antrieb auf, der die Näh-Nadel 2 bewegt. Die Nadel 2 bewegt sich auf eine völlig andere Weise als bisher. Sie wird nirgendwo gekoppelt. Eine Halte-Stange fehlt hier. Die Nadel ist hier aus einem ferromagnetischen Material hergestellt und sie wird durch mindestens einen starken Elektromagneten 3 hin und her bewegt. Praktisch sind mindestens zwei starke Elektromagneten notwendig, wobei einer unter und der andere über der Nähplattform 4 eingebaut sind. Der Faden 5 wird ähnlich wie bisher an der Nadelöhr 6 geleitet. Die Elektromagneten 3 sind ringförmig in Form einer Ringspule mit einer Öffnung 7 in der Mitte gebaut. Durch die Öffnung in der Mitte wird der Nadel gezogen. Sobald der Nadel sich in der Öffnung befindet, wird der andere Elektromagnet aktiviert. Das Arbeitsprinzip dieser Maschine sieht so aus:

Der obere Elektromagnet 8 wird aktiviert und die Nadel 2 nach oben ziehen. Sobald die Nadel einen bestimmten Position erreicht hat (z.B. maximale Hub), wird der Elektromagnet 8 abgeschaltet. Gleichzeitig wird der Elektromagnet 9, der sich unten befindet aktiviert. Die Näh-Nadel wird diesmal nach unten gezogen. Sie bohrt das Nähgut 10 durch und bringt den Faden nach unten, wobei sie mit der unteren Faden durch die Schlingen-Erzeugung, wie bei bisherigen Maschinen, verbunden wird. Dadurch, dass die Nadel nicht befestigt ist, sondern sich frei durch Magnet-Felder berührungslos bewegt, kann sie komplett unter dem Nähgut verschwinden, wobei das Nähgut durch die Vorschub-Vorrichtung ein Stück vorgeschoben wird. Eine Steuerung 11 steuert die Elektromagneten, so dass sie wechselweise die Felder auf- und abbauen. Die Steuerung kann mit einem Computer oder Mikroprozessor gekoppelt werden, sodass auch eine Programmierung der Maschine möglich ist.

Drei andere Elektromagneten 12, die kreisförmig angeordnet sind, dienen dazu, die Nadel auch seitwärts bewegen zu können (3). Dadurch können verschiedene Muster genäht werden. Eine Steuerung 13 steuert die Elektromagneten. Es können auch mehrere Elektromagneten eingebaut werden, drei sind jedoch ausreichend. Sie sind unter einem 120° Winkel in einem Kreis 14 angeordnet. Durch gezielte Aktivierung der Elektromagneten (einem oder mehreren gleichzeitig) kann die Nadel in eine beliebige Richtung bewegt werden. Sie kann auch Kreisbewegungen machen, was bisher nicht möglich war. Das wird durch eine Rotier- / Dreh-Feld-Erzeugung durch die drei Elektromagneten.

Die Nadel kann komplett unter der Nähgut-Fläche 10 verschwinden und wieder an eine andere Stelle sich nach oben durchbohren. Sie kann an beiden Enden mit je einen Spitze ausgestattet sein.

Der Antrieb erzeugt kaum Geräusche und ist wartungsfrei. Er kann die Nadel sehr schnell bewegen. Die Nadel muss nicht unbedingt unter dem Nähgut komplett gesenkt werden. Sie kann wie bei herkömmlichen Maschinen auch arbeiten. Wenn sie als herkömmliche Maschine benutz werden sollte, dann kann die Näh-Nadel mit eine Feder 15 gekoppelt werden, der sie nach oben zieht oder sie nach unten schiebt, je nachdem wie die Maschine gebaut werden sollte. In diesem Fall wäre nur ein Elektromagnet notwendig, der die Nadel nach unten oder nach oben entgegen der Federkraft zieht, je nachdem wie die Feder eingebaut ist.

Durch die sehr kleine Masse der Nadel, ist die Trägheit sehr gering, sodass extrem schnelle Hubbewegungen der Nadel möglich sind. Weil eine Haltestange für die Nadel fehlt, und weil die Nadel nirgendwo befestigt ist, werden ihre Bewegungen auschliesslich durch Magnet-Felder gesteuert. Die Elektromagneten sind ziemlich stark und können die Nadel trotz der geringen Masse mit eine hohe Kraft anziehen und sie zum Durchbohren der Nähstelle auch bei etwas härteren Materialien wie z.B. Leder befähigen. Durch die Verwendung von Luftspulen werden die Magnet-Feld-Auf- und Abbau-Zeiten extrem verkürzt.

Diese Nähmaschine kann extrem schnell arbeiten. Sie erzeugt kaum Vibrationen und damit auch weniger Energieverluste. Der Energie-Verbrauch ist relativ gering in vergleich zu herkömmlichen Nähmaschinen.

Das Antriebs-System für Nähmaschinen oder Näh-Werke ist besonders gut für die Industrie geeignet. Den Faden mittels Elektromagnet-Felder hin und her zu bewegen ist vollkommen neu. Diese Methode erzeugt kaum Geräusche und erhöht die Geschwindigkeit extrem. Bei heutigen Material-Konstruktionen kann die Näh-Nadel theoretisch mit bis zu 100.000 Schwingungen pro Sekunde hin und her bewegt werden. Die Schallwellen, die dann allein durch die Nadel-Schwingungen erzeugt werden, sind nicht mehr hörbar und liegen im Ultraschallbereich. Die Verwendung von Luftspulen garantiert extrem kurze Magnet-Feld-Aufbau- und Abbauzeiten. Durch Supraleiter-Spulen kann die Effizienz weiter erhöht werden.

Ein Dauermagnet 16 bringt die Nadel in eine Ruhe-Stellung, wenn die Elektromagneten abgeschaltet sind. Durch eine Schraube 18 kann der Dauermagnet beweglich an eine Stellung befestigt werden.

In der 4 ist eine Variante, die mit abgewinkelten Näh-Nadel 19 ausgestattet ist, dargestellt worden. Die Nadel ist an einem Ende durch einem Gelenk 20 gelenkartig mit einem statischen Teil 21 der Maschine gekoppelt, wobei das andere Ende, bzw. die Spitze 22 mit dem Nadelöhr 6 frei bewegbar ist. Ein oder mehrere Elektromagneten 3 bewegen die Nadel hin und her. Die Nadel kann mit einem kleinen Ferromagnet-Körper 23 oder mit einem Dauermagnet ausgestattet, der in einem Magnet-Wechsel-Feld sich hin und her bewegt, ist jedoch nicht zwingend erforderlich.

Diese neue Antrieb erlaubt es der Nadel unter dem Nähgut zu verschwinden und dann an einen anderen Stelle nach oben durch zu bohren. Das kann besonders die Enden der Nähte bestens befestigen. Die Steuerung der Nadelbewegungen, die vollkommen berührungslos erfolgen, ist sehr präzise und kann zusätzlich durch die seitlichen Elektromagneten beliebige Muster erzeugen.

Die Nadel kann auch mit einem Längskanal ausgestattet werden, bzw. eine Rohr-Nadel 24 bilden, in dem der Faden in die Nadel entlang eingefügt ist. Dadurch, dass der Nadel komplett versenkt werden kann und keine mechanische Verbindung den Faden stören würde, kann ein längs in dem Nadel-Kanal angebrachte Faden sehr gut für verschiedene Nähte geeignet sein. Die Nadel kann sehr kurz gebaut werden und lediglich aus einer Spitze bestehen.

Die Elektromagneten-Steuerung kann ein Schwingungs-Erzeuger / Oszillator sein, der Wechselströme an den Elektromagneten liefert.

In der 7 ist eine Nähmaschine dargestellt worden, die gar keine Nadel aufweist. Hier wird eine ferromagnetische Mikro-Kugel 25 für das Nähen verwendet. Sie ist mit einem Loch 26 ausgestattet, das das Nadelöhr darstellen soll. Durch das Loch wird der Faden eingeführt. Die Kugel ist sehr klein und sie kann allein durch die Beschleunigung durch die Magnet-Felder jedes Näh-Material durchbohren. Sie ist so winzig, dass sie kaum sichtbare Schäden an das Material verursacht. Sie zieht den Faden hin und her und erzeugt fabelhafte Näh-Muster. Die Kugel muss keine hohen Sprünge machen, sondern sie kann in der Nähe des Nähguts mit hoher Frequenz rauf und runter schwingen und jedes Mal das Nähgut durchbohren und den Faden mitziehen. Die Position der Kugel wird durch Induktions-Sensoren 27 erfasst. Diese Sensoren erfassen die Kugel durch Induktions-Veränderungen die sie verursacht, wenn sie in der Nähe einer Sensor-Spule sich befindet. Auch optische oder IR-Sensoren 28 können behilflich sein. Auch eine oder mehrere Licht-Schranken 29 können die Position der Kugel erfassen und die Signale an die Elektromagneten-Steuerung weiterleiten, wobei die Magnet-Felder anhand der Position der Kugel angepasst werden können. Ähnliche Sensoren können auch die Nadel bei den anderen Varianten erfassen. Selbstverständlich müssen die Begleitelemente wie bisher den Faden auffangen und sie mit den Schlaufen verbinden. Die Elektromagnet-Steuerung kann durch eine elektronische Schaltung Pulströme erzeugen, die sehr stark sind und die die Kügelchen schnell beschleunigen können. Diese Nähmaschinen-Variante kann sehr gut für die Industrie geeignet sein. Es können parallel mehrere Hunderte von Kügelchen in eine Maschine angeordnet werden, die sehr schnell das Nähgut nähen können. Durch präzise Steuerung der Magnet-Spulen bleibt die Kugel immer in gewünschter Bahn. Die Nähmuster können beliebig variieren und sie werden nahezu lautlos und berührungslos wie aus einer Geisterhand erzeugt. Die Kügelchen können auch aus einem Dauermagnet bestehen, der sich in einem Magnetfeld ausrichten kann. Auf diese Weise ist es gewährleistet, dass die Öffnung für den Faden immer gleich ausgerichtet ist. Die Kügelchen sollte mit eine Titanium-Beschichtung überzogen werden, um den Verschleiß zu reduzieren oder zu vermeiden. Auch andere Legierungen kommen dafür in Frage. Die Kügelchen kann auch oval gebaut werden, wobei die Enden magnetisch polarisiert sind. Das Fade-Einführungs-Loch kann dann in der Mitte eingebaut werden. Die Dauermagnet-Kugel kann durch eine spezielle Steuerung der Magnetfelder der Spulen in schnelle Drehbewegung versetzt werden. Die Drehung der Kugel kann um das Einführungsloch erfolgen. Durch die Drehung kann die Kugel schneller in das Nähgut eindringen. Wenn die Mikro-Kugel zusätzlich mit Mikro-Häkchen 40 oder Mikrorillen 43 ausgestattet wird, kann sie sogar ohne Nähfaden das Nähgut nähen. Sie bohrt die Nähgut-Flächen durch und durch die schnelle Drehung um eigene Achse oder um einen Punkt, der ausserhalb der Mikrokugel sich befindet, sowie durch das Ziehen der auf das Nähgut vorhandenen Fäden, die miteinander aus zwei Schichten nochmals verwebt werden, wird das Nähgut auf diese Weise mit einander verbunden (11). Eine spezielle Anordnung der Elektromagneten 3 sowie eine Drehfeld-Steuerung der Magnet-Spulen kann die Mikro-Kugel 25 um einen Punkte drehen lassen, wobei sie nach jede Drehung das Nähgut zweimal durchbohrt. Feine Rillen oder Mikro-Häkchen auf der Mikro-Kugel können die vorhandenen Fäden des Nähguts mit einander verbinden oder verdrillen.

In der 8 ist eine Variante dargestellt worden, die mit einem Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl-Erzeuger 30 gekoppelt ist. Er weist eine oder mehrere feine Düsen 31 auf, die das Nähgut „vorbohren" und somit für das Eindringen der Mikro-Kugel vorbereiten. Die Löcher müssen dort gebohrt werden, wo die Kugel eindringen soll. Am besten werden die Löcher unmittelbar vor dem Eindringen der Mikro-Kugel gebohrt. Die Mikro-Kugel kann auch in dem Flüssigkeitsstrahl gesetzt werden und durch die Flüssigkeitsstrahl-Energie das Material durchbohren. Dann wäre jedoch noch ein Flüssigkeitsstrahl notwendig, die die Mikrokugel von unten nach oben bringt. Eine Steuerung 32 steuert den Hochdruck-Erzeuger, bzw. die Mikro-Elektroventile 33.

In der 9 ist eine Variante dargestellt worden, wobei die Nadel ebenfalls lose ist, wobei sie durch Pressluft-Energie rauf und runter bewegt wird. Hier ist ein Pressluft-Kompressor 34 integriert, der durch Elektroventile 35 seine Pressluftstrahlen 36 von oben nach unten und umgekehrt steuert. Durch diese Energie wird der Nadel in einem getrennten Kanal 37 bewegt. In der Trennstelle 38 des Kanals kommt das Nähgut. Die Pressluftdüsen 39 und die Elektroventile sind sowohl unten auch oben eingebaut. Die gleiche Methode kann auch für die Bewegung der Mikrokugel verwendet werden.

Der Arbeitsbereich der Nähmaschine kann mit einer weißen Leuchtdioden-Lampe beleuchtet werden. Der Einstichbereich kann durch eine Laser-Diode 41 markiert werden. Auch ein Wärme-Sensor 42 kann eingebaut werden, der den Antrieb sofort stoppt, wenn die Hand des Benutzers (warmer Körper) dem Einstich-Bereich nähert.

Diese Nähmaschine kann mit gängigen Computer-Schnittstellen ausgestattet werden, um eine Kommunikation zwischen dem Computer und der Maschine zu gewährleisten. Auch drahtlose Übertragungs-Elemente (IR-, W-LAN, Bluetooth, etc.) können eingebaut werden. Z.B. durch einen in der Maschine eingebauten USB-Anschluss können die Programm-Daten von PC auf der Maschine und umgekehrt übertragen werden. Auch die Verwendung von mobilen / austauschbaren Speichermedien (Speicherkarten, Memory-Sticks, USB-Speichersticks) kann behilflich sein.

In der 10 ist eine Nähmaschine dargestellt worden, bei der die Nadel kein Nadelöhr aufweist. Hier ist lediglich ein (oder mehrere) Häkchen 40 vorhanden, die den Faden nur in eine Richtung zieht. Ein Faden läuft unter und das andere über dem Nähgut. Die beiden Fäden werden durch die Nadelbewegung rauf und runter gebracht. Die Häkchen sind ein wenig nach Innen bzw. Richtung Nadel-Längsachse gebogen, sodass sie nicht an dem Nähgut verhacken.

Die Erfindung kann die Näh-Industrie weitgehend revolutionieren und ungeahnte Vorteile mit sich bringen. Dadurch, dass die Nadel völlig unter dem Nähgut versenkt werden kann, können Nähte erzeugt werden, die sonst nur bei Hand-Nähten zu erzeugen waren. Endlich kann auch die Maschine eine „Hand-Naht" erzeugen.

1Nähmaschine 2Näh-Nadel 3Elektromagneten 4Nähplattform 5Faden 6Nadelöhr 7Öffnung 8obere Elektromagnet 9untere Elektromagnet 10Nähgut 11Steuerung für den Nadel-Antrieb 12drei andere Elektromagneten (für die Nadel-Seitenbewegung) 13Steuerung für die Seitenbewegung 14Kreis 15Feder 16Dauermagnet 17Rohr 18Schraube 19abgewinkelte Näh-Nadel 20Gelenk 21statisches Teil 22die Spitze 23Ferromagnet-Körper 24Rohr-Nadel 25Mikro-Kugel 26Mikro-Kugel-Loch 27Induktions-Sensor 28IR-Sensor 29Licht-Schranke 30Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl-Erzeuger 31Düsen 32Die Steuerung für den Hochdruck-Erzeuger 33Mikro-Elektroventile 34Pressluft-Kompressor 35Elektroventile 36Pressluftstrahlen 37getrennter Kanal 38Trennstelle 39Pressluftdüsen 40Häkchen 41Laserdiode 42Wärme-Sensor 43Rillen

Anspruch[de]
  1. Nähmaschine,

    dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens

    – zwei Elektromagneten oder Elektromagnetspulen, die mit je eine Öffnung in der Mitte ausgestattet sind, die als Durchgangs-Loch oder Näh-Nadel-Durchführungskanal oder Tunnel dient, die über einander in einem kleinem Abstand angebracht sind, wobei die beiden Öffnungen einen getrennten Durchführungskanal bilden, wobei die Längsachsen der beiden Öffnungen / Durchführungs-Tunnels in derselbe geometrischen Achse liegen, in denen eine Näh-Nadel entlang der Längs-Achse sich frei bewegen kann, wobei einer der Elektromagneten über dem Nähgut und der andere unter dem Nähgut positioniert sind,

    – eine Näh-Nadel, die ferromagnetische Eigenschaften aufweist, die nirgendwo befestigt ist oder lose angebracht ist, die in den Durchführungskanal der Elektromagneten angebracht ist, und die berührungslos allein durch Elektromagnet-Felder von den Elektromagneten rauf und runter beweglich ist,

    – eine Elektromagneten-Steuerung, die die Elektromagneten wechselweise steuert, so dass die Näh-Nadel durch die elektromagnetische Kraft / Magnet-Feld rauf und runter kräftig wechselweise von jedem Elektromagnet angezogen wird,

    – eine Stoff- oder Näh-Material-Bewegungs- / Führungs-System, das das Näh-Material automatisch in eine oder mehrere Richtungen gesteuert und zwischen den beiden Elektromagneten bewegt,

    – einem Faden-Durchführungs-Loch / Nadelöhr, das in der Näh-Nadel quer angebracht ist,

    – einen Plattform, die mit einem Loch versehen ist, die zwischen beiden Elektromagneten angebracht ist und in der das Material oder der Stoff, der genäht werden soll, gelegt oder gespannt wird, ausgestattet ist (1).
  2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einem Dauermagnet, der die Näh-Nadel, nachdem der Strom oder die Maschine abgeschaltet wird, in eine Ruhe-Stellung oder Abschalt-Position bringt oder hält, ausgestattet ist.
  3. Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet eine Luftspule oder ein Supraleiter-Elektromagnet oder eine Supraleiter-Spule ist.
  4. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Näh-Nadel mehrere Nadelöhre an denen mehrere Fäden gleichzeitig eingeführt werden können, aufweist.
  5. Nähmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Näh-Nadel an beiden Enden je eine scharfe Spitze aufweist.
  6. Nähmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Elektromagneten, vorzugsweise drei Elektromagneten, die kreisförmig um die Näh-Nadel auf der geometrischen Näh-Nadel-Querschnitt-Ebene oder Näh-Plattform-Ebene angeordnet sind, die mit eine Steuerung gekoppelt sind, die durch gezielte Aktivierung der Elektromagneten die Näh-Nadel aus der Längsachsen-Bewegungs-Richtung seitlich ziehen können und damit den Stichpunkt verlegen, aufweist (3).
  7. Nähmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie nur einen Elektromagnet für den Näh-Nadel-Antrieb aufweist, der die Näh-Nadel in eine Richtung bewegt und eine Feder, die mit der Näh-Nadel gekoppelt ist und sie in die andere Richtung bewegt, wenn das Magnetfeld des Elektromagnets schwächer als die Federkraft wird.
  8. Antrieb-System für Nähmaschinen,

    dadurch gekennzeichnet, dass es aus mindestens

    – zwei Elektromagneten oder Elektromagnet-Spulen, die ringförmig gebaut sind, die wechselweise sehr starke Magnetfelder erzeugen, die übereinander angeordnet sind,

    – ein Durchführungs-Kanal, der durch den beiden Elektromagneten läuft und in dem die Näh-Nadel sich frei rauf und runter durch Magnetfelder bewegen kann, wobei der Durchführungs-Kanal angenähert in der Mitte durch einem Spalt getrennt ist, in dem das Material oder der Stoff der genäht werden muss, kommt,

    – eine Näh-Nadel, die ferromagnetische Eigenschaften aufweist, die nirgendwo fest eingebaut ist, die lose ist und die frei in dem Durchführungskanal allein durch die Elektromagnet-Felder der Elektromagneten rauf und runter beweglich ist, die an einem oder beiden Enden scharf gespitzt ist und mit mindestens einem Nadelöhr versehen ist,

    – eine Steuerung, die mit Elektromagneten elektrisch gekoppelt ist und die sie steuert, besteht.
  9. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie / es computergesteuert ist.
  10. Antrieb-System für Nähmaschinen,

    dadurch gekennzeichnet, dass es aus mindestens

    – zwei Elektromagneten oder Elektromagnet-Spulen, die starke Magnetfelder erzeugen,

    –eine abgewinkelte Näh-Nadel, die ferromagnetische Eigenschaften aufweist oder die mit einem Ferromagnet-Körper oder einem Dauermagnet gekoppelt ist, die an einem Ende an einem Gelenk befestigt ist, die an ihren freien Ende allein durch die Elektromagnet-Felder des Elektromagneten rauf und runter beweglich ist,

    – eine Steuerung, die mit Elektromagneten elektrisch gekoppelt ist und die sie wechselweise steuert, besteht.
  11. Antrieb-System für Nähmaschinen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es aus mindestens dass es anstatt mit zwei Elektromagneten, mit nur einem Elektromagnet und einem Feder, der mit der Nadel gekoppelt ist und der dem Magnet-Feld-Kraft entgegenwirkt, ausgestattet ist.
  12. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Industrie- oder Haushalts-Nähmaschine oder das Antrieb-System für Industrie- oder Haushalts-Nähmaschinen konzipiert ist.
  13. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nähnadel anstatt oder zusätzlich zu dem Nadelöhr, mit einem Längskanal ausgestattet ist, in dem der Näh-Faden eingeführt ist.
  14. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position und die Bewegung der Nadel allein durch die Magnetfelder der Elektromagneten steuerbar sind.
  15. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie / es mit mindestens einem Induktions-Sensor, der die Position der Nadel stets ermittelt und der mit der Elektromagneten-Steuerung gekoppelt ist, ausgestattet ist.
  16. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie / es mit mindestens einem optischen oder IR-Sensor, der mit der Elektromagneten-Steuerung gekoppelt ist, ausgestattet ist.
  17. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie / es mit mindestens einen Lichtschranke, die die Hub-Bewegung der Nadel erfassen kann, die mit der Elektromagneten-Steuerung gekoppelt ist, ausgestattet ist.
  18. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtschranke oder die Sensoren in dem Bewegungs-Rohr / Kanal, in dem der Nadel die Hubbewegungen macht, eingebaut sind.
  19. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneten-Steuerung eine elektronische Oszillator-Schaltung ist, der Schwingsignale an den Elektromagneten abgibt.
  20. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel komplett unter dem Nähgut versenkt wird und nach oben durch die Elektromagnet-Anziehungskraft an eine andere Stelle an dem Nähgut einsticht.
  21. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel kein Nadelöhr aufweist, sondern lediglich einen oder mehreren Häkchen, durch die sie den Faden nur eine Richtung ziehen kann.
  22. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Häkchen gegeneinander am Enden der Nadel angeordnet sind.
  23. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie / es anstatt der Nadel mindestens eine kleine Kugel oder eine Mikro-Kugel aufweist, die aus einem ferromagnetischen Material besteht, die mit einem Loch versehen ist, das für das Einführen der Faden dient, die in einem gesteuerten Magnetfeld durch Elektromagneten oder Luftspulen in verschiedene Richtungen bewegt wird, vorzugsweise senkrecht schwingend auf das Nähgut, deren Bewegungsenergie ausreichend ist um das Nähgut durch zu bohren und den Faden unter und über dem Nähgut zu transportieren.
  24. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikro-Kugel mit einer Beschichtung aus einem harten Material ausgestattet ist.
  25. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikro-Kugel mit einem Edelmetall oder Legierung oder Titanium oder speziellen Keramik beschichtet ist.
  26. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikro-Kugel hauptsächlich aus Ferrit oder aus Eisen besteht.
  27. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikro-Kugel ein Dauermagnet ist, das sich in einem Magnet-Feld ausgerichtet werden kann.
  28. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die kleine Kugel oder die Mikro-Kugel durch die von den Spulen erzeugten Magnet-Felder in gesteuerte Bewegung gesetzt wird.
  29. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Kügelchen nicht ganz rund, sondern vielmehr oval geformt ist, wobei an jedem Ende magnetisch polarisiert ist.
  30. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung die die Elektromagnet-Spulen steuert, mit einem Programm oder Schaltung ausgestattet ist, durch die Dauermagnet-Kugel schnell um eigene Achse oder um die Faden-Einführungs-Loch-Achse schnell gedreht wird.
  31. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikro-Kugel kein Faden zieht und kein Einführungsloch aufweist, sondern sie mit mindestens einen kleinen Häkchen oder Rillen ausgestattet ist und sie durch Magnetfeldwechselsteuerung der Spulen sich schnell um eigene Achse und / oder um einem Punkt ausserhalb der Mikro-Kugel dreht, die das Nähgut wie eine Nadel durchbohrt und durch Rillen oder Häkchen die im Nähgut vorhandene Fäden mit einander verdrillt oder sie mit einander verhackt und so zwei Nähgut-Flächen mit einander verbindet.
  32. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnet-Spulen eingebaut sind, die in verschiedene Richtungen angeordnet sind, wobei eine Magnet-Spulen-Steuerung eingebaut ist, die die Mikro-Kugel durch eine Magnet-Drehfeld-Erzeugung in Kreisbewegung oder in eine senkrechten Schwingbewegung bringt, wobei die geometrische Kreisebene angenähert senkrecht auf das Nähgut angeordnet ist, wobei das Nähgut den geometrischen Kreis schneidet und bei jede Drehung mindestens zwei Mal von der Mikro-Kugel durchgebohrt wird.
  33. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie / es mit einem Kühl-System, dass die heiß werdende Teile der Maschine abkühlt, ausgestattet ist.
  34. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie / es mit gängigen Computer-Schnittstellen / USB, IR, W-LAN, die eine Computer-Steuerung ermöglichen, und / oder mit wechselbare Speicher-Medien-Laufwerke ausgestattet ist.
  35. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie / es mit einer Flüssigkeits-Strahl-Bohrer-Vorrichtung, die Löcher in das Nahgut durch Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen erzeugt und das Eindringen der Nadel oder der Mikro-Kugel erleichtert, ausgestattet ist.
  36. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen Hochdruck-Wasserstrahlen mit oder ohne Abrasiv-Mittel sind.
  37. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie / es anstatt mit Elektromagneten, mit einem Luftdruck-Erzeuger, Pressluftdüsen und Elektroventilen, durch die die Nadel oder die Mikro-Kugel in Bewegung gesetzt wird, ausgestattet ist.
  38. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroventile oder die Pressluftdüsen von einer Steuerung gesteuert sind, die auch den Nähvorgang überwacht oder steuert.
  39. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie / es mit einem Laser- oder Lichtmarkierungs-Gerät, das den Einstich-Bereich optisch sichtbar macht, ausgestattet ist.
  40. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie / es mit mindestens einer weißen Leuchtdiode, die den Arbeitsbereich beleuchtet, ausgestattet ist.
  41. Nähmaschine oder Antrieb-System für Nähmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie / es mit einem Wärmesensor, der den Betrieb der Maschine sofort einstellt, wenn ein warmer Körper, vorzugsweise die Hand des Benutzers den Einstichbereich betritt oder sich dem Einstichbereich nähert, ausgestattet ist.
Es folgen 10 Blatt Zeichnungen






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