Elektrischer Kupplungs- und Bremsmotor zum Antreiben von Nähmaschinen Bei elektromotorisch angetriebenen Nähmaschi nen gilt es, insbesondere wenn letztere industriell eingesetzt werden, den Nähvorgang beliebig unter brechen und ebenso beliebig wieder aufnehmen zu können. Dabei soll die Nähnadel rasch angehalten und ebenso schnell wieder auf ihre Betriebsgeschwin digkeit gebracht werden. Um dieser Forderung ge nügen zu können, sind sogenannte Kupplungsmo toren entwickelt worden. Solche Kupplungsmotoren sind, damit sie möglichst klein gehalten werden können, mit einem Energiespeicher ausgerüstet, der die zur raschen Beschleunigung der Nähmaschinen welle nötige Arbeit abgeben kann.
Der Energie speicher ist als Schwungscheibe ausgebildet, die zu gleich das eine Glied einer Schaltkupplung bildet, mittels welcher eine Abtriebsscheibe, die zum An- treib-,n der Nähmaschine dient, wahlweise an die Schwungscheibe gekuppelt oder von dieser gelöst werden kann. Ein solcher Kupplungsmotor ist noch mit einer Bremsscheibe ausgerüstet, an welcher die Kupplungsscheibe nach ihrem Lösen von der Schwungscheibe zur Anlage gebracht wird, um das sofortige Stillsetzen der Nähnadel nach dem Lösen der Kupplung herbeiführen zu können.
Das jeweilige Inbetriebsetzen der Nähmaschine bzw. deren Stillsetzen wird durch Verschieben der Kupplungsscheibe mittels einer Verschiebehülse be wirkt; was in der Regel über ein durch die Be dienungsperson der Nähmaschine zu betätigendes Pedal veranlasst wird.
Bei einem anderen Motor erfolgt die Verstellung der Kupplungsscheibe nach der Schwungscheibe hin mittels eines Gestänges, d. h. eines Hebelgetriebes. Zur Verstellung der Kupplungsscheibe nach der Bremsscheibe hin dient dagegen eine Feder, die beim Betätigen des Hebelgetriebes gespannt wird und sich bei Freigabe des Hebelgetriebes entspannt. Im Grunde genommen handelt es sich um einen der üblichen Kupplungsmotoren, bei dem aber das Hebelgetriebe nicht mehr mechanisch, sondern elek tromagnetisch betätigt wird.
Bei einem anderen bekannten Motor dieser Art wird auch die Heranbringung der Kupplungsscheibe an die Bremsscheibe mittels eines auf das Hebel getriebe einwirkenden Magneten bewirkt.
Die Verwendung jeglichen Hebelgetriebes bei einer Vorrichtung zum magnetischen Verstellen der Kupplungsscheibe bringt eine unerwünschte Schalt verzögerung. Hinzu kommt, dass die vom elektrischen Verstellmagneten auf seinen Zuganker auszuübende Zugkraft verhältnismässig hoch liegen muss, um ein Verstellen der Verschiebehülse herbeiführen zu kön nen. Hierdurch bedingt, müssen die Amperewin- dungen der Spulen verhältnismässig gross sein. Dem zufolge liegen auch die Induktivitäten der Spulen hoch. Dann sind aber auch die .Zeitkonstanten z LIR gross.
Es wird somit zum Auf- und Abbau der magnetischen Felder verhältnismässig viel Zeit benötigt, was sich als weitere Verzögerung des Kupp lungsschaltvorganges auswirkt. Ausserdem muss we gen des unumgänglich notwendigen Spiels an den Gelenkstellen eines Hebelgetriebes der Verstellweg des Zugankers verhältnismässig gross gewählt wer den. Für das Zurücklegen langer Ankerwege wird aber eine verhältnismässig grosse Zeitspanne benötigt, was sich als weitere Verzögerung des Kupplungsvor ganges auswirkt.
Ferner sind Motoren mit einer elektromagneti schen Kupplung bekanntgeworden. Hierbei muss vom Magneten sowohl die zum Verschieben der Kupp lungsscheibe benötigte Kraft als auch die zur Dreh kraftübertragung erforderliche Haftkraft aufgebracht werden. Die Haftkraft kann nach dem Unterbrechen des Magnetstromkreises nur allmählich abgebaut wer- den. Daher ergibt sich -hier eine Schaltverzugszeit, die für Nähantriebe untragbar gross ist. Ausserdem läuft das eine Glied der Magnetkupplung gegen über dem anderen Glied derselben um, so dass Kraftlinien geschnitten werden und eine EMK ent steht, was zu unerwünschter Wirbelstrombildung füh ren kann.
Bei einem anderen Motor wird das eine Glied einer Konuskupplung elektromagentisch verstellt. Hierbei ist die Spule mit dem Magnetkern ruhend eingebaut, während der Anker im eingeschalteten Zustand der Kupplung umläuft. Infolgedessen werden auch bei diesem Magneten vom Anker Kraftlinien geschnitten, so dass im Anker eine EMK induziert wird und damit Wirbelströme sich ausbilden können.
Hinzu kommt, d'ass der Schaltweg für die verwen dete Konuskupplung erfahrungsgemäss verhältns- mässig gross gewählt, der Magnet mithin verhältnis mässig stark ausgebildet werden muss.
Schliesslich sind Kupplungsmotoren bekanntge worden, bei welchen die Konuskupplung durch eine Scheibenkupplung ersetzt worden ist. Bei diesen Mo toren sind die Magnetspulen ringförmig ausgebildet und ortsfest in den Lagerschilden des Motors einge baut. Die mit ihnen zusammenwirkenden Anker wer den von den Kupplungsscheiben unmittelbar gebildet. Der Anker muss dabei so gestaltet sein, dass er unbe hindert umlaufen kann. Infolgedessen muss ein ver hältnismässig grosser Luftspalt zwischen den ruhenden und den beweglichen Teilen des Elektromagneten vorhanden sein. Bedingt durch den Luftspalt ist die zum Schalten der Kupplung benötigte elektrische Energie beachtlich gross. Im angezogenen Zustand befindet sich der Zuganker des Elektromagneten nicht in Ruhe, sondern in Bewegung.
Demnach ist die Zugkraft, die von der Magnetspule auf den Zuganker bei den bekannten Motoren ausgeübt wer den kann, verhältnismässig klein. Die Schaltzeit da gegen ist verhältnismässig gross. Hinzu kommt, dass auch hier sich Wirbelströme ausbilden können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer Kupplungs- und Bremsmotor zum An treiben von Nähmaschinen, durch welchen die den bisherigen Ausführungen anhaftenden, oben genann ten Nachteile behoben werden.
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Kupplungs- und Bremsmotor zum Antreiben von Nähmaschinen mit umlaufender Schwungscheibe und steinstehender Bremsscheibe sowie einer durch axia les Verschieben an die Schwungscheibe oder an die Bremsscheibe stellbaren Kupplungsscheibe, wo bei zu deren Axialverschiebung ein Elektromagnet dient, dessen Bauteile bis auf den Anker ruhend angeordnet sind und wobei dieser selbst nur axial verschiebbar ist.
An einem solchen Motor besteht die Erfindung darin, dass der Elektromagnet inner halb des durch den axialen Abstand von Kupplungs scheibe und Antriebsscheibe gegebenen Raumes an geordnet ist, indem er konzentrisch zur Abtriebs welle vorgesehen ist, seine Spule als Röhrenspule und sein Anker als in die Röhrenspule einragender Ringanker ausgebildet sind.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind Ausfüh rungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen teilweisen Schnitt eines Kupplungs- und Bremsmotors mit Verstellelektromagnet und Rückstellfederung, in einem ersten Ausführungsbei spiel, Fig. 2 einen teilweisen Schnitt eines Kupplungs- und Bremsmotors mit Verstellelektromagnet und rückstellendem Dauermagnet,
in einem zweiten Aus führungsbeispiel und Fig. 3 einen teilweisen Schnitt eines Kupplungs- und Bremsmotors mit Verstellelektromagnet und Zu satzmagnet, in einem dritten Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 sind die Motorwelle mit 1 und die umlaufende Schwungscheibe, die mit gleichbleibender Geschwindigkeit von der Motorwelle 1 aus ange trieben wird, mit 2 bezeichnet. Die Kupplungs scheibe 3 kann wahlweise an die umlaufende Schwungscheibe 2 oder den nachstellbaren Brems ring 4 zur Anlage gebracht werden. Der Bremsring 4 ist im ruhenden Lagerschild 5 eingebaut. Die Kupp lungsscheibe 3 ist auf der Abtriebswelle 6 axial verschiebbar und drehfest gelagert. Sobald sie mit der Schwungscheibe 2 verbunden ist, treibt sie die Welle 6 und damit die mit dieser fest verbundene Antriebsscheibe 7 an.
Im Kupplungslagerschild 5 ist die Spule 8 eines Elektromagneten eingebaut. Das Bauteil 9 stellt den in Längsrichtung der Welle 6 verschiebbaren Anker des Elektromagneten dar. Er ist als Ringanker aus gebildet und die Spule 8 ist röhrenförmig gestaltet. In sie taucht der Anker 9 ein. Er ist im übrigen fest auf der Verschiebehülse 10 angebracht.
Wird' die Spule 8 erregt, dann wird der Anker 9 in Richtung des Pfeiles A verstellt. Hierbei nimmt er die Verschiebehülse 10 ebenfalls in Richtung des Pfeiles A mit. Infolgedessen kommt der Kupplungs belag 11 zur Anlage an die Schwungscheibe 2. Daher wird die Kupplungsscheibe 3 mitgenommen und die Welle 6 sowie die Antriebsscheibe 7 in Umlauf versetzt.
Zwischen dem Lagerschild 5 und der mit der Verschiebehülse 10 fest verbundenen Scheibe 12 ist eine aus Tellerfedern 13 gebildete Federung vor gesehen. Die Federung bewirkt das Zurückziehen der Verschiebehülse 10 bei nichterregter Spule B. Sie bewirkt somit, dass der Bremsbelag 14 zur Anlage am Bremsring 4 kommt, so dass die Kupplungs scheibe 3 und damit die Welle 6 und die Antriebs scheibe 7 abgebremst werden.
Die zum Erregen der Magnetspule 8 erforder liche Energie ist gering, weil der Verschiebeweg des Ankers 9 kurz und der Luftspalt klein ist.
In der Verschiebehülse 10, die vorzugsweise aus Sinterbronze besteht, ist die Welle 6 gelagert. Diese kann zusammen mit der Verschiebehülse 10, dem Bauteil 10', dem Anker 9 und der Kupplungs- Scheibe 3 in Richtung und Gegenrichtung des Pfeiles A verschoben werden. Die Flächen 15 und 16 an den vornehmlich aus Weicheisen bestehenden Bauteilen 12' und 13' dienen bei solchen Verschie bungen als Führungen.
In der Nabe der Schwungscheibe 2 ist eine Regelkupplung 17 eingebaut. Wird der Spule 8 ein Regelwiderstand vorgeschaltet, so kann die Kupp lungskraft der Regelkupplung 17, die eine Vor kupplung darstellt, geändert werden. Hierdurch ist es möglich, einerseits das von der Schwungscheibe 2 auf die Antriebsscheibe 7 zu übertragende Dreh moment und anderseits die Umlaufgeschwindigkeit der Antriebsscheibe 7 zu ändern.
Bei der Ausführung nach Fig. 2 sind die Teller federn 13 entfallen. Das Zurückstellen der Ver schiebehülse 10 und damit der Kupplungsscheibe 3 erfolgt durch den Dauermagneten 18. Damit der Dauermagnet nur bei nicht eingeschaltetem Elektro magneten 8 wirksam wird, ist dafür gesorgt, dass bei erregtem Elektromagnet sich eine das Abstossen des Dauermagneten bewirkende Polarität einstellt.
Damit die Kraftlinien des Elektromagneten 8 über den Dauermagneten 18 laufen müssen, besteht das Bauteil 19 aus magnetisch nichtleitendem Werk stück, beispielsweise Messing.
Nach der Ausführung gemäss Fig. 3 ist zusätzlich ein Elektromagnet 20 vorgesehen.
Die Wirkung des Dauermagneten 18 kann nun durch diesen Elektromagneten 20 aufgehoben wer den, dessen Erregerwicklung parallel zur Magnet spule 8 geschaltet ist.
Bei den Ausführungen nach Fig. 2 und 3 ist noch eine schwach bemessene Wellenfeder 21 ein gebaut, die nach Abschalten des Elektromagneten die sofortige Anlage der Kupplungsscheibe mit dem Bremsbelag 14 am Kupplungslagerschild 5 bewirkt, so dass die Wirkung des Dauermagneten 18 nicht durch einen grossen Luftspalt geschwächt wird.
Die Schwungscheibe ist gleichzeitig als Lüfter scheibe mit Luftdurchtrittsöffnungen zur Kupplungs scheibe hin ausgebildet. Die Kupplungsscheibe weist ebenfalls Luftdurchtrittsöffnungen auf, so dass der Elektromagnet von dem Schwungscheibenlüfter aus gekühlt werden kann.
Der beschriebene Erfindungsgegenstand bezweckt hauptsächlich, die Bedienungsperson von der zum Betätigen der Kupplung erforderlichen Arbeit zu entlasten. Zu dem gleichen Zweck ist bereits ver sucht worden, das Verschieben der Kupplungsscheibe elektromagnetisch vorzunehmen. Hierzu wurde bei spielsweise die umlaufende Schwungscheibe als Elek tromagnet ausgebildet, der beim Erregen die Kupp lungsscheibe anzieht und damit die Drehkraftüber- tragung 'bewirkt. Nachteilig ist bei dieser Ausbildung, dass besondere Vorkehrungen getroffen werden müs sen, um die Wicklung in der umlaufenden Schwung- scheibe festzulegen. Nachteilig ist ferner, dass die Magnetspule über Schleifringe mit Strom versorgt werden muss.
Beim Erfindungsgegenstand kommt jegliches He belgetriebe zum Verstellen der Kupplungsscheibe in Fortfall. Daher braucht auch nicht die durch das Hebelgetriebe bedingte Verlustarbeit aufgebracht zu werden, mithin kann die Zahl der Amperewindungen geringer sein; der Auf- und Abbau der Magnetfelder erfolgt rascher, die .Zeitkonstante ist kleiner. Auch braucht der Anker nur um ein kurzes Stück ver stellt zu werden, so dass die vom Anker benötigte Verstellzeit sehr klein ist.
Ausser der Verkürzung des Kupplungsschaltvorganges ergibt sich der weitere Vorteil, dass der Aufwand an den für die Betätigungs vorrichtung der Kupplungsscheibe benötigten Bau teilen gering ist, dass ferner am Motorgehäuse keine sperrigen Aufbauten vorhanden sind, vielmehr prak tisch ein ohnehin vorhandener Raum zur Anordnung des Betätigungsmagneten herangezogen wird, Motor und Magnet also eine organische Baueinheit bilden, die gegenüber den bekannten Kupplungsmotoren ohne magnetische Kupplungsschaltung keinen zu sätzlichen Raumbedarf aufweisen. Dies ist im vor liegenden Fall von besonderer Bedeutung, weil der zum Einbau an Nähmaschinen vorhandene Raum häufig äusserst knapp bemessen ist.
Als weiterer Vorteil ist die Tatsache zu werten, dass der Energie bedarf des Magneten gering ist.
Um einen besonders gedrängten Einbau des Ma gneten zu erhalten, ist die zum axialen Verstellen der Kupplungsscheibe dienende Verschiebehülse zwi schen Abtriebswelle und Ringanker vorgesehen. Günstig ist ferner, wenn beim Ansprechen des Ma gnetankers die Kupplungsscheibe nach der Schwung- Scheibe zu verschoben wird.
Die Führung des Ankers wird besonders vor teilhaft, wenn die Führungen vor und hinter dem Anker in der Nabe des Kupplungslagerschildes vor gesehen sind.
Zur zwangläufigen Heranbringung der Kupp lungsscheibe an die Bremsscheibe ist eine Federung vorzusehen, die auf die Verschiebehülse im Sinne eines Beistellens der Kupplungsscheibe an den Brems ring einwirkt. Dabei kann die Federung Tellerfedern umfassen, die zwischen dem Anker des Magneten und dem feststehenden Kupplungslagerschild einge baut sind.
Der Einbau von Federn zum Zurückstellen der Kupplungsscheibe fällt dahin, wenn ein fest mit der Kupplungsscheibe verbundener Dauermagnet 18 eingebaut wird, der bei nichterregtem Elektromagnet das Heranführen der Kupplungsscheibe an die Brems scheibe bewirkt. Um die Wirkung des Dauermagneten bei erregtem Elektromagnet aufzuheben, ist der elek trische Zusatzmagnet 20 (Fig. 3) vorgesehen, der parallel zum Elektromagnet 8, 9 liegt und ent sprechend bemessen, angeordnet und ausgelegt wird.