Brevet FR2528080A1 — publié le 19831209

La présente invention a trait au domaine des machines et mécanismes de couture et concerne tout particulièrement un nouveau type de machine à coudre spécialement apte - bien que non limité - à l'incorporation dans un ensemble automatique programmable pour l'assemblage, par piqûre, de plusieurs pièces de'maroquinerie, Les machines à coudre conventionnelles, soit pour usage domestique soit, avec des dimensions plus importantes et de structure plus complexe, pour utilisation industrielle, sont toutes basées sur le même principe d'un ensemble unitaire avec liaison mécanique entre l'élément supérieur ou " partie tete " (ou aiguille) et l'élément inférieur ou " partie palier crochet " (ou crochet) qui comporte la botte à navette ou canette.L'ensemble est conçu de façon que les arbres métalliques supérieur et inférieur, ainsi que les organes mécaniques associés, permettant un mouvement synchrone de l'aiguille et du crochet. Dans les installations industrielles, telles que par exemple l'industrie textile et la maroquinerie, on a mis au point depuis un certain nombre d'annees des dispositifs à commande numérique où des machines à piquer industrielles sont associées à des ensembles d'automates à lecteurs de programmes dans lesquels les matériaux à coudre se déplacent sur table et sous l'aiguille selon deux axes x,x' et y, y' perpendiculaires entre eux a une cadence et selon un chemin sequentiel predeterminés. Ces unités de piquage automatique font appel à des machines à coudre qui, certes, sont plus performantes et de plus grande taille que les machines courantes de couture mais on retrouve, du fait notamment des liaisons mécaniques entre la tête et la partie crochet, les mêmes inconvénients que ces dernières. Les fortes cadences autorisées par l'ensemble automate sont souvent brisées non seulement par les opérations courantes telles que changement de canettes, adaptation d'aiguilles..etc mais surtout par les interventions de réparation d'anomalies ou défectuosités des organes mécaniques de la machine. Ces interventions sont rendues difficiles par les liaisons mécaniques des parties inférieure et supérieure de la machine qui forme un tout homogène et l'on est, en outre, gêné par le manque de place sur le dispositif automatique à commande numérique.Par ailleurs, dans ces unités industrielles, la surface de travail est limitée dans une de ses dimensions par le col de cygne de la machine, c'est-å-d,re par la jonction mécanique des deux parties de cette dernière. L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients susvises en proposant un nouveau principe de montage et utilisation de machine à coudre qui facilite toutes les interventions de réparation et qui autorise l'utilisation de grandes surfaces de travail tout en permettant, en outre d'ameliorer notablement la régularité des piqûres, en particulier lorsqu'il s'agit d'assemblages complexes comme cela est le cas dans les articles de maroquinerie et dans la chaussure. Selon sa définition la plus générale, la machine à coudre ou piquer selon l'invention est essentiellement caractérisée en ce que les deux parties de tête et de crochet sont indépendantes mécaniquement entre elles et ne sont liées en synchronisation que par asservissement électronique. Dans cette machine > les mecanismes eux-mêmes des deux éléments restent conventionnels. Par exemple l'élément de tête comporte le balancier, le doigt releveur, la barre aiguille et son aiguille ainsi que le pied-presseur (ou pied de biche) ; la partie palier crochet renferme le boîtier à canette(s) ou crochets de prise de fil, les pignons, les éléments du pied compensateur et le dispositif coupe-fil.Toutefois, du fait de l'absence des organes mécaniques de liaison, notamment des arbres et accouplements divers, les deux parties de la machine peuvent être prévues en des dimensions différentes et variables à volonté qui autorisent d'une part l'emploi d'une table de piquage de grande envergure pour la couture de grandes pièces et, d'autre part, des possibilités d'interventions mécaniques indépendantes sur l'une ou l'autre partie pour réparations, mises au point, changements d'organes, etc.. Selon une autre caractéristique de l'invention, les deux parties, haute et basse, de la machine, mues indépendamment par moteur, sont rendues mobiles en rotation selon dans un plan perpendiculaire et selon un axe orthogonal à la table de travail où les pieces sont piquees. La liaison électronique entre l'élément de tête et le palier crochet est réalisée par deux ensembles d'asservissement, dont l'un commande les moteurs d'entraînement des deux éléments de machine et l'autre gère les mises et déplacement en rotation, ces ensembles étant reliés à la commande numérique de l'automate de piquage, ainsi d'ailleurs que les déplacements selon deux axes x,x', et y, y' de la base de travail. D'autres caractéristiques apparaîtront au cours de la description plus detaillée qui suit, relative à un mode de réalisation non limitatif et définissant les principes et schemas de synchronisation des mouvements de la tête et du crochet ainsi que leurs rotations respectives.On se reportera à cet effet aux dessins et schémas illustratifs des planches annexées qui montrent schématiquement Figure 1 : une vue simplifiée, en perspective, d'une machine en deux parties distinctes, selon l'invention, montée sur une unité industrielle automatique de piquage ; Figure 2 : une vue en coupe, plus détaillée, d'une telle machine, munie ici d'une barre à deux aiguilles dans sa partie de tête; Figure 3 : un schéma de principe de la commande et des liaisons électroniques entre les divers organes de l'unité de piquage ; Figures 4 et 5 : deux diagrammes de principe ou schemasblocs illustrant les synchronisations des mouvements des deux parties de la machine et leurs rotations respectives. Telle que représentée sur les figures 1 et 2, une machine conforme à l'invention comporte un élément superieur ou partie de tête 1 et un élement inférieur ou partie crochet 2, sans liaison mécanique entre les deux. L'élément 1 comporte, comme déja dit, les mécanismes conventionnels non représentes ici et il est entraîné par un moteur Mt, relié à l'encodeur de tête Et, ce moteur étant disposé de telle sorte qu'il transmette son mouvement pour faire monter et descendre la barre porte-aiguille 3 ainsi que le pied presseur 4.Cet élément de tête est mobile en rotation par rapport à une console 5 sur laquelle il est fixé par l'intermédiaire de roulements de guidage 6; à cet effet, la mobilité est assurée par un moteur MP1 (couplé à l'encodeur EP1) dont le pignon 7 engrène avec la grande couronne dentée 8 qui entoure la base de l'élément de tête. Dans l'exemple de réalisation représenté ici, la barre 3 comporte deux aiguilles 9,10 débrayables qui peuvent travailler soit simultanément soit l'une ou l'autre ; dans ce dernier cas, lorsqu'une canette est terminée, l'élément haut 1 et l'élément bas 2 pivotent et l'on travaille alors avec l'autre aiguille, ce qui entraîne un seul temps mort pour changer deux canettes et permet ainsi de doubler la capacité d'utilisation. L'élément bas ou partie crochet 2 est donc indépendant mécaniquement de la partie de tête et comporte lui aussi les organes conventionnels tels que les crochets ou boîtiers de canettes 11, les pignons 12 ainsi que les éléments du pied compensateur et de dispositif coupe-fil (non représentés ici) qui sont tous solidaires sur leur axe 13 et sont portes par le palier de crochet 14. Le mouvement de l'élément bas 2 est procuré par le moteur MC (avec encodeur Ec) disposé au bout de l'arbre 15. En outre, cet ensemble palier crochet est mobile en rotation par rapport au chassis de base 16, grâce à un moteur MP2 (avec encodeur EP2) dont le pignon 17 est couple avec la grande couronne 18 prévue à la base du palier, les roulements 19 servant de guides lors de la rotation. Sur l'illustration schématique de la figure 1, la machine de l'invention est montée à la place d'une machine à coudre traditionnelle sur une unité de piquage industrielle à commande numerique avec automate dans laquelle, de façon connue en soi, le gabarit 20 sur lequel se trouvent les matériaux à coudre subit des déplacements selon les axes x, x' et y,y'. La figure 3 montre un diagramme schématique des commandes électroniques dans une telle unité de piquage. Les moteurs Mt et Mc de commande des deux éléments indépendants 1 et 2 de la machine à coudre sont reliés à un premier asservissement electronique A1, alors que les moteurs pour la rotation MP1et MP2 sont asservis par le deuxième groupe A2. Ces asservissements sont reliés(flèches 21 et 22) ainsi d'ailleurs que la tête 23 de déplacement en x,y du gabarit 20 porte-matériaux à la commande numérique CN de l'automate de programmation de marche de l'unité. On fournira maintenant les explications de base relatives aux principes de synchronisation des mouvements, haut-bas ainsi que de rotation, de l'ensemble tête-crochet, ceci à l'aide des schémas-blocs des figures 4 et 5. La synchronisation des mouvements de la tête 1 et du crochet 2 (figure 4) s'effectue de la façon suivante : la commande nu mérique CN de l'automate fournit une demande analogique identique pour les deux variateurs Vt (de tête) et Vc (de crochet). Ces variateurs asservissent la vitesse et le couple des moteurs Mt et Mc, la vitesse de rotation des moteurs etant proportionnelle -à la valeur absolue de la demande alors que le sens de rotation est fonction du signe de la demande. Une telle sollicitation provoque la rotation des deux moteurs en bout d'arbre desquels sont montes les encodeurs Et et Ec. A partir des impulsions de ces encodeurs, la carte d'asservissement de l'automate de synchronisation AS va comparer la rotation de Mt et Mc et pourra réinjecter, de manière analogique, une correction sur la demande fournie au variateur Vc.Par tailleurs, un réglage d'offset OF (ou comparateur) permet, si nécessaire, de modifier la demande fournie au-variateur Vc ; il autorise par exemple un réglage électronique de la position de l'aiguille par rapport à la position de l'attrape-fil lors de la prise de boucle. Pour effectuer le cycle d'initialisation des deux parties de la machine on opère de la manière suivante : on fait tourner la tête 1 pour rechercher le canal zero de l'encodeur Et puis on arrête la rotation sur ce canal ; on opère de même pour le crochet 2 avec arrêt sur le canal zero de l'encodeur Ec ; on met en fonction l'offset OF pour le réglage de la prise de boucle puis on fait subir aussi bien à la tête qu'au crochet une rotation de 180 degrés dans le sens de marche pour amener l'aiguille à son point mort haut ; on met ensuite bors tension le moteur Mt de commande de tête. Une fois ce cycle termine, on peut tourner à la main la partie tête 1, l'élément crochet 2 étant désormais lié électroniquement à la tête. Comme dit cidessus on peut aussi modifier le reglage de la position de l'aiguille par rapport à celle du crochet par ajustage de l'offset. Dans le cas,illustré sur l'exemple de réalisation précite, où l'on effectue des piqûres avec deux aiguilles sur un automate de piqûre automatique avec deplacement en ,y sur la table de travail, il est indispensable que la droite fictive rejoignant les extremités des deux aiguilles soit a tout moment perpendiculaire à la ligne de piqûre. Pour cela , le centre de programmation détermine pour chaque point de piqûre la valeur angulaire de la rotation de l'ensemble tête-crochet, en plus des coordonnées de chaque point de piqûre. La commande numerique CN devra donc gérer non seulement les axes x,y pour le déplacement du chariot porte-matériau 20 mais aussi l'axe de rotation Z de l'ensemble tête-crochet. Le principe de fonctionnement de cet axe est du même type que celui de la synchronisation de la tête et du crochet et il est schématisé par le bloc de la figure 5. La partie inférieure 2 de la machine est déjà liée électroniquement à la partie supérieure 1 et la demande en rotation parvient de façon identique sur ces deux partiers, grâce a la carte d'asservissement du centre de programmation AS. Un réglage de gain en rotation G ainsi qu'un réglage d'offset OF peuvent être prévus sur demande de la partie superieure 1 de la machine. Lors de l'initialisation de cette phase de rotation de l'ensemble, la commande numérique CN positionne d'abord la partie tête 1 puis la partie crochet 2 et enfin le chariot ou gabarit porte-matériau 20, tout d'abord en x, x' puis en yt y'. Un réglage fin d'offset sur la demande du va riateur VP1 permet de positionner la ligne des deux aiguilles (9,10) de façon exactement parallele a l'axe y,y'. Bien entendu, d'autres variantes de réalisation et fonctionnement, de structures équivalentes, sont incluses dans le cadre de la présente invention. -REVENDICATIONS 1. Machine à coudre pour unité industrielle de piquage à commande numérique avec automate programmable et dans laquelle les materiaux à assembler sont disposés sur une table à déplacement selon plusieurs axes, la machine étant caractérisée en ce que la partie de tête (supérieure) et la partie crochet (inferieure) sont totalement indépendantu mCcaniquement, la seule liaison de synchronisation etant assurée par asservissement électronique. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque partie, haute et basse, à mécanisme conventionnel, est entrafnee par moteur, avec encodeur, les deux ensembles étant en outre mobiles en rotation, selon un axe orthogonal à la table de travail par moteurs et encodeurs indépendants dont les pignons sont co ,I une couronne dentee prévue à la base de chacune desdites parties. 3. Machine selon la revendication 2 dans un dispositif de piquage automatique, caractérisée en ce qu'elle inclut d'une part un asservissement électronique des moteurs d'entraînement des parties haute et basse et, d'autre part, un asservissement electronique des moteurs de mise en rotation desdites parties, ces asservissements etant relies ainsi que la commande de déplacement de la table de travail en deux axes x,x' et y,y' à la commande numérique, connue en soi, du dispositif automate. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la partie de tête comporte deux aiguilles débrayables, pour deux fils differents, aptes à travailler ensemble ou séparément par pivotement pour supprimer les temps morts de changement de canette.