Elektrische Antriebseinrichtung für Nähmaschinen 1)ie Erfindung bezieht sieh auf eine An triebseinrichtung für Nähmaschinen mit einem Hauptmotor für die normale N ähge- seliwindigkeit und mit eiiier Steuervorrieh- ttiti1 zum Stillsetzen des Triebwerkes in einer vorbestimmten Stellung der Nadel unter Ver- wendting eines Hilfsmotors,
der die Nähma- sc-liiiic mit verringerter Geschwindigkeit an treiben kann, sowie einer elektrischen Kon takteinrichtung, welche auf eine bestimmte Winkelstellung einer angetriebenen N ähma- seliinenwelle anspricht.
Der Zweck der Erfindung besteht darin, bei einer solchen Antriebseinrichtung die Ge- seliwindigkeit elektrisch abzutasten, die die Nälu ascliine nach der L'rnschaltung auf niedri@@ere (Tesehwindigkeit aufweist, und die cnd,"iiltige Abschaltung erst dann erfolgen ztt lassen, wenn die (lesehwindigkeit auf ein be- stinfinites Mass gesunken ist.
Im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen sollen keine Mittel Verwendung finden, die durch die Zentrifu- rialkraft. betätigt werden. Dies wird gemäss der Erfindung erreicht durch ein von der Kontakteinrichtung beeinflusstes elektrisches Relais, das erst dann anspricht, wenn die Ge- - s( -liwindigkeit der genannten Nähmaschinen- welle ein bestimmtes Mass unterschreitet.
In der beigefügten Zeichnung sind bevor- zute Ausführungsformen der Erfindung bei spielsweise zur Darstellung gebracht. Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch ein einen Teil der Antriebseinrichtung einer Nähma schine bildendes Antriebsaggregat.
Fig. 2 ist ein Schaltschema eines Strom kreises zum Steuern der Einrichtung nach Fig. 1.
Fig. 3 ist. ein Schaltschema eines gegen über dem in Fig. 2 dargestellten Stromkreis abgewandelten Stromkreises.
Fig. 4 und 5 zeigen Abänderungen eines Elementes der Stromkreise gemäss den Fig. 2 und 3. In Fig. 1 ist ein elektrisches Antriebs aggregat mit Elektromotor, Bremse und Kupplung dargestellt, ähnlich demjenigen, wie es in der schweizerischen Patentschrift Nr.257091 beschrieben ist. Im Vergleich zu jenem Aggregat ist das vorliegende in den folgenden wesentlichen Punkten abgeändert worden: Der Bremsring 10, der bisher fest war, ist nun auf einem Kugellager 11 dreh bar angeordnet.
Der Aussenumfang des Bremsringes ist mit Zähnen 12 versehen, wel che mit denen eines Ritzels 13 kämmen, das von einer Welle 14 eines Hilfselektromotors 15 getrieben werden kann, der auf dem fest stehenden Gestell des Antriebsaggregates an geordnet ist. Der Hilfsmotor 15 ist ein zwei poliger Dreiphasen-Induktionsmotor, dessen Läufer ein verhältnismässig kleines Trägheits- nioment hat und ein beträchtliches dynami sches Bremsmoment entwickelt, wenn. die Wechselspannung abgeschaltet und einer Phase eine Gleichspannung aufgedrückt wird.
Die Vollastgesehwindigkeit des Hilfsmotors liegt bei 3200 Umdrehungen je Minute, und ein Getriebeübersetzungsverhältnis von etwa 7 :1 ist zwischen dem Motorritzel 13 und dein Bremsring 10 vorgesehen. Die Drehzahl der Nähmaschine beträgt also bei Antrieb mit Hilfsmotor noch ungefähr ein Achtel der nor malen Antriebsdrehzahl mit dem Hauptmotor. Die beim Stillsetzen zii vernichtende kineti sche Energie ist dann dementsprechend nur noch 1/s1 derjenigen bei voller Drehzahl.
Im Falle des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2, welche eine Gleiehstromsteuervorrich- tung wiedergibt, wird eine übliche Nähma schine 16 durch das vorbeschriebene Antriebs aggregat 17 vermittels der üblichen Riemen verbindung 19 mit. der Armwelle 20 angetrie ben und ist. durch ein Pedal 18 steuerbar. Der Hilfsmotor 15 ist mit einer Wechselstrom- qelle <B><I>S</I></B> über gewöhnlich offene Kontakte 21, 2'' und 23 eines Schalters 24 verbunden, der eine Arbeitsspule 25 aufweist.
Gleichstrom spannung liegt an den Ausgangsklemmen 26 und 2,7 eines Gleichrichters 28, der mit der \'4 eehselstromquelle verbunden ist. Dieser (-xleichrichter 28 kann von beliebiger bekann ter Ausführung in der Form eines Trocken gleichrichters mit Scheiben aus Kupferolvd oder Selen usw. sein. Ein Bremsschalter 29, der eine Arbeitsspule 30 und gewöhnlich offene Kontakte 31 und 32 hat, gestattet. es, an eine Phase des Hilfsmotors 15 einen, Gleich strom anzulegen.
Ein von Hand betätigbarer Umkehrschalter 33 ist finit den Anschlüssen<B>26</B> und 27 des Gleichrichters verbunden. und legt an die Anschlüsse 34 und 35 je nach seiner Stellung Gleichstrom der einen oder der andern Polarität. Der Gleiehstroin aus .dein Umkehrschalter wird an die Steuerelemente durch einen gewöhnlich offenen Schalter 36 gelegt, welcher jeweils geschlossen wird, wenn das Pedal 18 zwecks Anhaltens der Nähma schine 16 betätigt wird.
Ein Relais 37 hat eine Arbeitsspule 38, gewöhnlich offene Kon takte 39 und 40 und gewöhnlich geschlossene Kontakte 41, und ein zweites Relais 42 hat eine Arbeitsspule 43, gewöhnlich offene Kon takte 44 und 45 und gewöhnlich geschlossene Kontakte 46. Auf der Armwelle 20 der Näh maschine 16 ist ein umlaufender Impulsschal ter 47 befestigt, der ein drehbares Gestell. 48 umfasst, an welehein ein elektrisches Steuer element 49, z.
B. ein Selenscheiben-Troeken- g@cichriehter, befestigt ist, das mit zwei Kon- taktsegnienten 50 und 51 von begrenzter Um- fangsausdehnung verbunden ist. Zwei feste Biirsten 52 und 53 sind einander gegenüber angeordnet und legen sieh intermittierend auf die Segmente, wenn die Welle 20 rotiert.
Es ist ersichtlich, dass zufolge des Gleichrichters 49 Strom durch den Schalter 47 nur in einer bestimmten Stellung je Lindrehung der Arm welle 20 hindureli-ehen kann,
weil der Strom für die um 180 verschobene Stellung durch den Gleichrichter 49 gesperrt ist. Jedoch kann durch Betätigung des L inkehrsehalters 33 die Nadel-Oben - oder die Nadel-Unten -Stel- lung als Schliessstellung des Sehalters 47 ge mäss nachstehender Besehreibunc- ausgewählt werden.
.zlrbeitsci,eisc: llng-enoninien, die Nälniiasehine 16 laufe mit voller Geschwindigkeit und werde dabei in der üblichen Weise vom Hauptmotor durch das Antriebsa#-reua.t 17 angetrieben. Will nun die Bedienungsperson die -Maschine still setzen, so betätigt sie das Pedal <B>1.8,</B> wodurch das angetriebene Element 9 an den stillste henden Bremsring 10 gelegt wird.
Bei der Betätigung des Pedals 18 wird aueli der Peda.lselialter 36 geschlossen. Dadureli wird ein Stroiiikreis von deni .Insehlul;
'_'6 des Gleiehriehters ''h zu. deni Anschluss 34 des Schalters 33 geschlossen, der von dort, durch den Pedalsehalter 36, die Kontakte 41 des Relais 37, durch die Arbeitsspule \?5 des Schalters 24 zum Anschluss 35 des Schalters 33, und zu dein andern Anschluss 27 des Gleichrichters geht.. Die Kontakte 21, 22, 23 werden daher geschlossen und verbinden den Hilfsmotor 15 mit der Wechselstromquelle S, und der Bremsring 10 wird angetrieben.
So bald der Hilfsmotor 15, der zuerst durch die aufgespeicherte kinetische Energie der Näh maschine vom in Bewegung gesetzten Brems ring 10 mit Vorlauf angetrieben wird, 3600 Umdrehungen je Minute (seine Synchronge schwindigkeit) erreicht, fängt er an, als Ge nerator zti arbeiten lind absorbiert die Dreh energie der Nähmaschine 1.6 schnell.. Ein grosser Teil dieser Energie wird ebenfalls in den Bremsflächen absorbiert, da die Träg- heitskräfte des Motors genügend hoch sind, um ein beträchtliches Bremsmoment zu er geben. Das Ergebnis aller dieser Vorgänge ist.
ein schnelles Absinken der Geschwindigkeit der Welle 20 der Nähmaschine 16 gegen die bei einem Antrieb vom Hilfsmotor aus sich einstellende Drehzahl hin. Es ist ersiehtlieh, dass bei geschlossenem Pedalschalter 36 ein weiterer Stromkreis von dem Anschluss 26 durch den drehbaren Schalter 47 (wenn dieser sich in einer bestimmten Stellung befindet) durch die Arbeitsspule 43 des Relais 42 hin- dureli zu dem Anschluss 27 geschlossen wird,
so class bei jeder Umdrehung der Welle 20 einmal ein (lleiehspannungsimpuls an die Spule 43 angelegt wird, und zwar dann, wenn das entsprechende leitende Segment 50 oder 51 mit der entsprechenden Bürste 52 oder 53 in Berührung kommt.
Jedoch ist. bei der an fänglichen hohen Umdrehungsgeschwindig keit. der Welle 20 die Dauer der Zeit, wäh rend welcher jeweils ein Strom durch den Schalter 47 zur Spule 43 fliessen kann, so klein, da.') das Verzögerungsrelais 42 anfangs nicht. arbeitet. Wenn sieh jedoch die Näh maschine 16 auf eine bestimmte Geschwindig keit verziigert hat, reicht die Zeitdauer des elektri,elien Impulses aus, um das Relais 42 zu betätigen, so dass die Kontakte 45 und 44 geschlossen werden, wodurch die Arbeits spule 38 des Relais 37 an die Anschlüsse 26, 27 gelegt wird.
Das Relais 37 wird dadurch erregt und schliesst seine Kontakte 39 und 40. Ein Schliessen der Kontakte 40 des Relais 37 bereitet einen Stromkreis durch die Arbeits spule 30 des Schalters 29 vor, welcher Strom- kreis später durch die Kontakte 46 geschlos sen wird, wenn das Relais 42 abfällt. Gleich zeitig wird die den Schalter 2.4 betätigende Arbeitsspule 25 durch die Kontakte 44 des Relais 42 geschlossen, so dass, wenn dieses Relais abfällt, der Schalter 24 sich öffnet, um den Motor 15 von der dreiphasigen Strom quelle S abzuschalten. Der umlaufende Schal ter 47 öffnet seine Kontakte jeweils in einer Stellung, welche der Oben-Stellung oder der Unten-Stellung der Nadel entspricht, je nach der Einstellung des Umkehrschalters 33.
In genau dieser Stellung.wird der Wechselstrom von dem Hilfsmotor 15 abgeschaltet und der (äleiehstrom eingeschaltet; der Klotor wird dann bis zum Stillstand elektrisch gebremst, bevor die Armwelle 20 sich genügend weit drehen kann, um der Relaisspule 43 den näch sten Spannungsimpuls zuzuführen. Ein nach folgendes normales Betätigen des Pedals 18 zum Wiederanlauf der Nähmaschine 16 öff net den Pedalschalter 36, schaltet die Gleich- stromsteuerspannling ab und bringt die Steuerelemente augenblicklich in ihre Normal stellung zurück,
in welcher sie für den näch sten Stillsetzvorgang bereit sind.
Die Wechselstromsteuervorrichtung, wel- ehe in Fig. 3 dargestellt ist, ist ähnlich der vorbeschriebenen Gleichstromsteuervorrich- tung und weicht von ihr zur Hauptsache darin ab, dass Wechselstromarbeitsspulen und an Stelle des Schalters 47 ein anderer umlau fender Schalter 57 vorgesehen sind. Der Gleichrichter 28 wird noch verwendet, liefert jedoch in diesem Fall Gleichstrom nur für den Hilfsmotor 15, um ihn dynamisch zu bremsen.
Der umlaufende Schalter 57 in dem Wechselstromsteuersystem ist gegenüber dem in dem Gleichstromsystem verwendeten abge ändert; an die Stelle des Gleichrichterelemen- tes 49 tritt ein Schleifring 58, der mit einem einzelnen leitenden Segment 59 elektrisch ver blinden ist, und eine dritte Bürste 60 stellt mit dem Schleifring 58 jeweils einen Kontakt her und verbindet mit einer Leitung 61. Eine Leitung 62 ist mit dem Arm 63 eines einpoli gen Zweiwegschalters 64 verbunden, dessen Kontakte 65 und 66 mit einander gegenüber liegenden Bürsten 67 und 68 verbunden sind.
Dieser Schalter 61 nimmt die Stelle des Um- kehrschalters 33 der Fig. 2 ein und gestattet, entweder die Nadel-Oben - oder die Nadel- Unten -Stellung als Anhaltestellung auszu wählen, indem er in den Strombreis wahlweise eine der beiden Bürsten<B>67,</B> 68 einschaltet. Weitere Änderungen sind nicht vorhanden mit der Ausnahme, dass die Relais und die Schalter Wechselstrominstrumente sind. Die Arbeitsweise ist die gleiche, wie oben mit Bezug auf das (,leichstromsteuersystem be schrieben wurde.
Die oben beschriebenen Steuersysteme be- i,v-irken ein elektrisches Bremsen des Hilfs- inotors durch Anlegen von Gleichstrom an seine Windungen. Es wäre jedoch auch ein mechanisches Bremsen des Hilfsmotors durch Anlegen von Gleichstrom an eine Solenoid- bremse möglich.
Fig. 4 zeigt schematisch eine entspre chende Vorrichtung. Eine Bremstrommel 69 ist mit der Welle 14 verbunden, und ein Bremsschuh 70, der wie dargestellt gewöhn lich in der Lösestellung liegt, wird jeweils durch Strom in einem Solenoid 71 betätigt, das durch Leitungen von den Anschlüssen 31 und 32 gespeist wird, das heisst, bei dieser abgeänderten Vorrichtung erhält das Brems solenoid 71 statt der Windungen des Hilfs motors 15 den Gleichstrom zum Bremsen.
Nach Fig. 5 ist ein üblicher Bremsmotor 15' bekannter Art, verwendet, bei welchem die Solenoidbremse in den Motor selbst eingebaut ist, und der einen Schuh 70 aufweist, der durch eine Feder gewöhnlich gegen eine Bremstrommel 69 gedrückt wird, welche auf der Motorenwelle 1-1' befestigt ist; dieser Schuh wird jeweils freigegeben, wenn eine Wechselspannung an das Solenoid 71' gelegt wird.
Durch Verbinden des Solenoids mit den Anschlüssen des Motors, wie in Fig. 5 darge stellt ist, gibt das Anlegen einer -\V'eehsel- spannung zum Anlassen des Motors auch den Bremsschuh 70 frei, und das Abschalten der Spannung von dem Motor 15 legt den Brems- schitli automatisch an. In diesem Fall kann der Schalter 29 wegfallen, und der Motor wird lediglich durch den Schalter 21 ge steuert.
Die oben beschriebenen Steuer eleinente können mit Ausnahme des umlaufenden Sehalters 47 gemäss Fig. 2 und 5 7 gemäss Fig. 3 in einem einzigen Steuerkasten zusam mengruppiert sein, und dieser Kasten kann an einer beliebigen Stelle auch entfernt von der eigentlichen Nähmaschine angeordnet sein.