DE1012809B - Hochtourige Naehmaschine mit Daempfungseinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf hochtourige Nähmaschinen mit einer oder mehreren umlaufenden oder schwingenden Wellen, die in Ausübung ihrer Funktionen der Einwirkung von periodisch wiederkehrenden und wechselweise entgegengesetzt gerichteten Torsions- bzw. Stoßkräften oder beiden zugleich ausgesetzt sind, wobei die in der Maschine ausgelösten störenden Vibrationen und Resonanzvibrationen durch den Einbau einer oder mehrerer Dämpfungseinrichtungen gedämpft werden.

Es hat sich ergeben, daß bei solchen Maschinen die Neigung zu auf Torsionsbeanspruchungen beruhenden Vibrationen in solchen umlaufenden Wellen besteht, die andere Getriebeteile mit hoher Geschwindigkeit in hin- und hergehende Bewegungen versetzen müssen. Wenn solche Wellen umlaufen, unterliegen sie Drehkräften, die in wechselnder Richtung wirken. Werden diese Wellen gar mit oder nahezu mit bestimmter Geschwindigkeit, allgemein kritische Geschwindigkeit genannt, betrieben, dann wird ihr Lauf unruhig auf Grund von Resonanzwirkungen, in deren Folge sich starke Torsionsschwingungen entwickeln. Die Erzeugung solcher Vibrationen ist unangenehm nicht nur wegen des dabei entstehenden Geräusches, sondern auch wegen des damit verbundenen Verschleißes der einzelnen Maschinenteile und der Schwierigkeit in der richtigen Führung des Nähgutes sowie der Unsicherheit in der Bildung sauberer Stiche.

Torsionsschwingungen in umlaufenden Wellen werden hauptsächlich durch zwei Arten von auf die Wellen einwirkenden Kräftegruppen ausgelöst. Die eine umfaßt die Trägheitskräfte, die von der Masse und der Beschleunigung der zu bewegenden Teile abhängen, die hin- und hergehende, schwingende oder intermittierende Bewegungen ausführen. Die andere Kräftegruppe umfaßt die Stoßkräfte, die bei Teilen mit relativ großem Lagerspiel auftreten, wobei diese Teile also »schlagen«. Stoßkräfte entwickeln sich ferner bei solchen Teilen, die in Ausübung ihrer Funktion eine ruckartige, also ebenfalls »schlagende« Bewegung ausführen, wie etwa der Stoffschieber oder/ und der Stoffdrücker. Bei mit hoher Drehzahl betriebenen Nähmaschinen können Torsionsschwingungen überhaupt an einer ganzen Anzahl von Stellen auftreten, z. B. beim Antrieb der Nadelstange, die ja meist auf und ab bewegt werden muß. Wird die Nadelstange etwa aus ihrer oberen Endlage nach unten bewegt, so tritt hierbei eine der Drehrichtung der Welle entgegengesetzte Kraft auf, die die Welle zu verdrehen sucht. Gegen die untere Endlage hin muß die Bewegung der Nadelstange bis zu Null vermindert werden. Hierbei tritt eine entgegengesetzt gerichtete Kraft auf, die die Welle in der anderen Hochtourige Nähmaschine
mit Dämpfungseinrichtungen

Anmelder:

Union Special Machine Company,
Chicago, IU. (V. St. A.)

Vertreter: Dx. A. Mentzel, Patentanwalt,
Refrath bei Köln, Frankenforst 137

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. Februar 1963

John G. Attwood und Edgar Schoij,

Chicago, 111. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

Richtung zu verdrehen sucht. Dasselbe Kräftespiel wiederholt sich beim Aufwärtsgang der Nadel. Bei einer Wellenumdrehung wird die Welle somit abwechselnd zweimal in entgegengesetzter Richtung beansprucht. Diese Kräfte erzeugen die obenerwähnten Torsionsschwingungen. Ähnliche Torsionsschwingungen können in der Welle hervorgerufen werden, wenn die Nadelstange in ihren Führungen zu viel Spiel hat, also »schlägt«, wodurch Stoßkräfte auf die Nadelstangenantriebswelle einwirken.

Wenn die Vibrationsfrequenz mit der eigenen Schwingungszahl eines unabhängig schwingenden Teiles der Antriebsverbindung oder eines ganzen Getriebezuges zusammenfällt, wird die Amplitude der resultierenden Torsionsschwingungen so stark vergrößert, daß die ganze Maschine erschüttert wird, ein äußerst unangenehmes Geräusch entsteht, der Verschleiß der Teile gefördert wird, sich Schrauben von selbst lockern, Teile sogar brechen können und unsaubere Stiche gebildet werden. Die Torsionsschwingungen können als schwingende Bewegungskomponente betrachtet werden, die die normale Drehbewegung der Welle oder eines anderen Teiles überlagert. Im allgemeinen sind die W'ellen und ihre angeschlossenen Verbindungsglieder genügend starr, so

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daß ihre eigene kritische Schwingungszahl einer Geschwindigkeit entspricht, die weit über den normalen Nähgeschwindigkeiten liegt. Wird indessen ein Antriebsriemen als Teil eines Getriebezuges gewählt, so genügt dessen Flexibilität, um die Gesamtschwingungszahl des .ganzen Getriebezuges, der die Welle nebst angeschlossenen Gliedern umfaßt, bis oder nahezu bis in den Bereich der üblichen Nähgeschwindigkeiten herabzudrücken. Solche Annäherung oder gar Zusammentreffen von Nähgeschwindigkeit und kritischer Schwingungszahl ergibt sich mitunter bei Nähmaschinen, bei denen als bewegungsübertragende Verbindungsglieder zwischen zwei Wellen Zahnräder oder andere relativ starre Maschinenelemente verwendet werden. Da fernerhin Vibrationen, die durch die Bewegung eines angetriebenen Teiles, etwa einer Nadelstange, eine Grundfrequenz und eine Anzahl dazu harmonischer Frequenzen umfassen, besteht die Möglichkeit, daß eine oder mehrere dieser harmonischen Frequenzen mit der kritischen Schwingungszahl des Getriebezuges zusammenfallen können.

In vielen Maschinen sind die durch Torsion hervorgerufenen Vibrationen in der Armwelle zum Antrieb der Nadelstange viel heftiger als in anderen Teilen der Maschine. Indessen entstehen solche Vibrationen überall in der Maschine, und wenngleich sie kein wesentliches Geräusch erzeugen, so tragen sie doch zu schnellerer Abnutzung der Maschine, zum Selbstlösen von Schrauben und anderen Teilen bei und beeinträchtigen die Erzeugung sauberer Näharbeit, so daß es häufig wünschenswert ist, diese Vibrationen ebenso zu unterdrücken wie diejenigen in der Armwelle. Zum Beispiel werden derartige unerwünschte Vibrationen vorzugsweise in solchen umlaufenden Getriebegliedern hervorgerufen, die zum Antrieb eines Nähmaschinengreifers oder eines Stoffschiebers dienen.

Ziel vorliegender Erfindung ist also die Anordnung von Mitteln zum Unterdrücken von auf Torsionskräften beruhenden Erschütterungen, die vorzugsweise in verschiedenen Teilen mit hoher Drehzahl betriebenen Nähmaschinen aufzutreten pflegen. Zu diesem Zweck ist die Verwendung geeigneter Dämpfungsmittel an einer oder mehreren ausgewählten Stellen der Maschine vorgesehen.

Die Auswahl der zweckmäßigsten Dämpfungsmittel an einem gegebenen Platz innerhalb einer Nähmaschine hängt von einer Anzahl Faktoren ab, wie Art und Grad der Heftigkeit der auftretenden Vibrationen, ferner von deren Frequenzbereich oder Frequenz, weiter von der Zugänglichkeit zum Zweck des Justierens des Dämpfungsmittels, von dem verfügbaren Raum und ähnlichen Überlegungen bzw. Erwägungen. Während in vielen Fällen ausreichende Dämpfung durch zweckmäßige Anordnung nur eines einzigen Dämpfers oder Absorbers erreichbar sein kann, können in anderen Fällen zwei oder mehr Dämpfer erforderlich werden. Die spezielle Anordnung und Konstruktion von geeigneten Dämpfungsmitteln sowie die Gründe für eine solche Anordnung und Konstruktion werden in der Beschreibung näher erläutert. Die Bezeichnung »Dämpfer«, die in der Beschreibung sowie in den Ansprüchen zur Anwendung gelangt, ist gleichbedeutend mit der Bezeichnung »Absorber« bzw. schließt diese Bezeichnung mit ein.

Gemäß der Erfindung wird zur Dämpfung der durch den Nadelstangenantrieb erzeugten Torsionsschwingungen von im wesentlichen konstanter Frequenz ein auf die Eigenfrequenz des zugehörigen Getriebezuges abgestimmter Bifilar-Pendeldämpfer auf der zum Getriebezug gehörenden Welle angeordnet. Das Bifilar-Pendel ist eine besondere Ausführungsform des Zentrifugal-Pendels. Der auf diesem Prinzip aufgebaute Bifilar-Pendeldämpfer kann gemäß der Erfindung in der Antriebskurbel für den Nadelstangenantrieb und zugleich als Ausgleichsgewicht eingebaut werden.

In Verbindung mit dem vorgenannten Bifilar-Pendeldämpfer kann gemäß der Erfindung zur Dämp-

fung der durch Stoß erzeugten und sich über einen größeren Frequenzbereich erstreckenden Vibrationen ein Scheibendämpfer angeordnet werden, dessen Trägheitsglied, lose um die Wellenachse umlaufend, von einem mit der Welle starr verbundenen, geschlossenen und mit zähflüssiger Masse gefüllten Gehäuse umschlossen ist.

Ferner kann, ebenfalls in Verbindung mit dem Bifilar-Pendeldämpfer, zur Dämpfung von durch Stoß erzeugten Vibrationen gemäß der Erfindung

zwischen das auf einer Welle lose umlaufende und kraftaufnehmende Glied und die anzutreibende Welle ein Friktionsdämpfer eingefügt werden, der einerseits mit der Welle und andererseits mit dem kraftaufnehmenden Glied fest verbunden ist. Je nach Eras fordernis oder Zweckmäßigkeit kann das flexible Glied auch nur mit der Welle starr verbunden sein, während mit dem kraftaufnehmenden Glied nur Reibungsverbindung besteht, ja es kann zwischen flexiblem Glied Reibungsverbindung sowohl mit der Welle als auch mit dem kraftaufnehmenden Glied vorgesehen werden. Schließlich kann gemäß Erfindung zusätzlich zu dem Friktionsdämpfer noch eine weitere Dämpfungseinrichtung zur Anwendung gelangen. Im Sinne der Erfindung besitzt der Friktionsdämpfer ein flexibles Glied, das zweckmäßig mehrere federnde Arme besitzt, die starr mit der Welle verbunden sind bzw. verbunden werden können. Eine gleiche Wirkung wie durch den Bifilar-Pendeldämpfer kann man auch durch einen Hysteresisdämpfer erreichen, der zufolge der Erfindung als eine lange Hülse ausgebildet ist, deren beide Enden mit der Welle fest verbunden sind, während der Mantel der Hülse an einer Stelle geschnitten ist. Zwischen den Schnittflächen besteht Reibungsverbindung. Die

gleiche Wirkung ist erreichbar, wenn die Hülse nicht geschnitten wird, sondern das eine Ende der Hülse mit der Welle fest, d. h. starr verbunden ist, während das andere Ende mit der Welle Reibungsverbindung besitzt.

Zur Steigerung der Eigenfrequenz eines eine umlaufende Welle einschließenden Getriebezuges wird gemäß der Erfindung die letzteren antreibende Riemenverbindung versteift, und zwar entweder dadurch, daß auf den Antriebsriemen ein glatter Riemen so aufgebracht wird, daß er mit Schlupf mit dem Antriebsriemen umläuft, oder aber es wird neben dem Antriebsriemen noch ein zweiter glatter Riemen angeordnet, der über glatte Riemenscheiben mit Schlupf umläuft.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung einige Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Flachtischnähmaschine, die als Ausführungsbeispiel dienen soll, ohne daß die Anwendung des Erfindungsgegenstandes auf diesen Maschinentyp beschränkt ist, _;

Fig. 2 eine Stirnansicht der Maschine gemäß Fig* %, jedoch in größerem Maßstabe und mit abgenomtn^-

nem Abschluß deckel des Maschinenkopfes, '.·;■

Fig. 3 eine Draufsicht auf den unteren Getriebeträger, der dicht unterhalb der Stofftrageplatte geschnitten ist, im Maßstab der Fig. 1,

Fig. 4 die vergrößerte Darstellung eines Teiles entlang der Linie 4-4 in Fig. 1 (Maschinenkopf), die einen Bifilar-Pendeldämpfer veranschaulicht, der in die Nadelstangenantriebskurbel eingebaut ist,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4, im gleichen Maßstab,

Kammer im unteren Getriebeträger in kommunizierender Verbindung, die sich getrennt von und neben dem ölbehälter 23 befindet.

Durch den oberen Gehäusearm erstreckt sich eine Armwelle 27', die innerhalb desselben nahe ihren beiden Enden in Lagerbüchsen 28, 29 gelagert ist. Am handradseitigen Ende trägt die Armwelle 27 ein Zahnriemenrad 30, dessen Nabe 32 eine Druckschraube 31 aufnimmt, mit der das Zahnriemenrad

Fig. 6 einen Teilschnitt des oberen Ständers der io auf der Armwelle 27 befestigt wird. Die Nadelstange

Nähmaschine in größerem Maßstab, der einen Torsionsschwingungsdämpfer vom Scheibentyp in Verbindung mit dem oberen Zahnriemenrad darstellt,

Fig. 7 eine Ansicht des Dämpfers gemäß Fig. 6 von der Handradseite her,

Fig. 8 in größerem Maßstab als Fig. 1 die untere Triebwerkswelle mit unterem Zahnriemenrad und Handrad, das an Stelle mit einem Scheibendämpfertyp gemäß Fig. 7 mit einem Friktionsdämpfertyp versehen ist,

Fig. 9 die Seitenansicht des Friktionsdämpfers nach Fig. 8 mit abgenommenem Schutzdeckel,

Fig. 10 im Maßstabe der Fig. 1 eine andere Ausführung des Friktionsdämpfers in Verbindung mit dem Handrad,

Fig. 11 eine Ansicht des Friktionsdämpfers entlang der Linie 11-11 in Fig. 10, in Pfeilrichtung gesehen, Fig. 12 einen Längsschnitt durch Maschinenkopf und Oberarm der Maschine im Maßstab der Fig. 1 mit einem Dämpfer vom Hysteresistyp, der auf der Oberarmwelle angeordnet ist,

Fig. 13 die Draufsicht auf den oberen Gehäusearm einer ähnlichen Nähmaschine wie in Fig. 1 mit einer hinter und entlang dem oberen Gehäusearm angeordneten Schwingwelle, die ebenfalls mit einem Hysteresisdämpfer ausgerüstet ist,

Fig. 14 einen Schnitt durch die Schwingwelle der Fig. 13 entlang der Linie 14-14, gesehen in Pfeilrichtung,

33 ist zwecks lotrechter Aufundabbewegungen m Büchsen 34, 35 im Maschinenkopf 26 geführt und trägt an ihrem unteren Ende eine Nadel 36. Zum Antrieb der Nadelstange dient eine Kurbel 37 am

nadelstangenseitigen Ende der Armwelle 27, die einen Kurbelzapfen 38 besitzt, an dem das obere Ende eines Lenkers 39 angreift. Das untere Ende desselben ist an einem Zapfen 40 angelenkt, der von einem auf der Nadelstange 33 aufgeklemmten Stellklotz 41 vorspringt. Während einer Kurbelumdrehung führt die Nadelstange eine Auf- und eine Abwärtsbewegung aus. Das Zahnriemenrad 30 ist durch einen Zahnriemen 43 mit einem zweiten Zahnriemenrad 42 auf der unteren Triebwerkswelle 44 verbunden, auf der

es mittels einer in seiner Nabe 46 geführten Druckschraube 45 befestigt ist. Die untere Triebwerkswelle 44 erstreckt sich längs durch den unteren Getriebeträger und ist in Lagern, z. B. 47, 48, geführt. Ständerseitig tritt die untere Triebwerkswelle 44 durch eine Wand 49 hindurch aus dem unteren Getriebeträger heraus und trägt an diesem Ende ein mit einer Riemenscheibe vereinigtes Handrad 51, das mittels einer Druckschraube 50 auf der Welle 44 befestigt ist. Innerhalb des Ölbehälters 23 ist auf der unteren Triebwerkswelle 44 eine ölschleuderscheibe 52 fest angeordnet, die in das öl eintaucht. Bei schneller Umdrehung der Welle 44 wird daher Öl versprüht und gelangt dabei auch durch ein den Ständer 24 und den Arm 25 durchragendes Rohr 54 zu dem Lager 28

kopf 26.

In einem leicht zugänglichen Teil des unteren Getriebeträgers und außerhalb des geschlossenen Ölbehälters 23 ist ein Greifer 60 angeordnet, der mit der Nadel 36 in bekannter Weise zusammenwirkt. Der Greifer 60 erhält seine schleifenerfassenden bzw. -abwerfenden Bewegungen sowie die Nadelausweichbewegung in üblicher Weise von der unteren Triebwerkswelle 44 aus. Dieserhalb trägt letztere innerhalb

Fig. 15 das Ende des Hysteresisdämpfers gemäß 40 und schließlich zu den Getriebeteilen im Maschinen-Fig. 13, in größerem Maßstabe und teilweise geschnitten,

Fig. 16 einen lotrechten Schnitt durch den Ständer der Maschine gemäß Fig. 1, vom Handrad her gesehen, der die Anwendung des Hysteresisdämpfers zur Unterdrückung von Torsionsschwingungen auf einen Zahnriemen zeigt,

Fig. 17 eine Teilansicht der Maschine gemäß

Fig. 1, zum Teil geschnitten, die im Sinne der Erfin- „.„„ „„™™_it,

dung und in Abwandlung des Erfindungsvorschlages 50 des Ölbehälters 23 einen Exzenter, an dem das obere gemäß Fig. 16 die gemeinsame Anordnung eines An- Ende eines Lenkers 61 angreift, dessen unteres Ende triebsriemens und eines Dämpfungsriemens bei der einen vom Ende eines waagerechten Armes 63 vorKupplung zweier Wellen offenbart, springenden Kugelzapfen 62 umfaßt. Der Arm 63

Fig. 18 einen Schnitt durch den Ständer der Ma- sitzt innerhalb des Ölbehälters 23 fest auf einer schine gemäß Fig. 1 und entsprechend der Fig. 16, 55 Schwingwelle 64. Ein Ende dieser Schwingwelle 64 jedoch in größerem Maßstab, der die Anordnung ragt durch die vordere Wand des Ölbehälters 23 von Mitteln zur Verminderung des Riemenschlages (Fig. 1) und trägt dort einen aufwärts gerichteten sowie zur Unterdrückung von Torsionsschwingungen Arm 65. Das freie Ende desselben ist mit einem verstellgemäß Erfindung erkennen läßt. baren Lenker 66 verbunden, der mit seinem anderen

Wie in Fig. 1 bis 3 dargestellt, besitzt die Maschine 60 Lenkerkopf 66' einen Kugelzapfen 67' am Greifer 67 ein hohles Maschinengehäuse mit einer Grundplatte umfaßt. Letzteres schwingt um einen Achszapfen 68,

20, einer dazu parallelen Deckplatte 21, die auch die Stoff trageplatte 22 trägt, und einem Ölbehälter 23. Der so gebildete Sockel nimmt außerhalb des letzteren gewisse Teile der Stichbilde- und Stoffvorschubvorrichtung auf. Am rechten Ende des unteren Getriebeträgers erhebt sich der hohle Ständer 24, an den sich der überhängende obere Gehäusearm 25 anschließt, der in den üblichen Maschinenkopf 26 aus der von einem Rahmen 69 gehalten wird, und dieser wiederum sitzt fest auf einer Schwingwelle 70, die parallel zur unteren Triebwerkswelle 44 verläuft. Die Stoffvorschubeinrichtung besitzt die übliche Ausführung, also einen Stoffschieber 71 (Fig. 1), der von einer Stoffschieberstange 72 (Fig. 2) getragen wird, die mit dem Stoffschieberschwingrahmen 73 gelenkig verbunden ist. Letzterer erhält seine Schwing-

läuft. Der hohle Ständer 24 steht mit einer hohlen 70 bewegungen über einen Arm 74, der wiederum über

einen kurzen Lenker 75 mit dem Zapfen 76 einer verstellbaren Kurbel 76' am nadelseitigen Ende der unteren Triebwerkswelle 44 verbunden ist. Das Heben und Senken des Stoffschiebers erfolgt ebenfalls in bekannter Weise durch einen (nicht dargestellten) Exzenter auf der unteren Triebwerkswelle 44. Mit dem Stoffschieber 71 arbeitet ein Stoffdrücker 77 am unteren Ende einer federbelasteten Stoffdrückerstange 78 zusammen.

Wie bereits weiter oben ausgeführt wurde, verursacht das Antreiben gewisser Maschinenteile das Entstehen von Torsionsschwingungen in umlaufenden bzw. Schwingwellen infolge der dabei ausgelösten Trägheits- und Stoßkräfte. Bei einer Maschine der dargestellten Art treten die stärksten Torsionsschwingungen in der Armwelle 27 auf und werden vor allem durch Trägheitskräfte hervorgerufen, die beim Anhalten bzw. Beschleunigen der Nadelstange 33 ausgelöst werden. Die dabei auftretenden Vibrationen oder Schwingungen können gemäß Erfindung durch einen Bifilar-Pendeldämpfer unterdrückt werden, der an der Armwelle 27 angeordnet wird und in der Lage ist, die kritischen Schwingungen der Armwelle 27 nebst der mit ihr verbundenen Glieder zu unterdrücken. Die effektive Länge des Pendels wird so gewählt, daß sich eine Eigenschwingungszahl für das Pendel ergibt, die mit der Frequenz der stärksten wechselweise auftretenden Torsionskräfte innerhalb der Armwelle 27 zusammenfällt. Das Dämpfungspendel ist ferner so angeordnet, daß die von ihm entwickelten und auf die Armwelle 27 einwirkenden zurückhaltenden Kräfte nicht nur außer Phase mit der Frequenz der zuvor erwähnten Torsionskräfte bleiben, sondern jenen direkt entgegengesetzt sind.

Ein Bifilar-Pendel ist eine spezielle Ausführungsform des Zentrifugalpendels. Ein Zentrifugalpendel ist ein freies Gelenk, das an dem Kurbelzapfen einer umlaufenden Welle angeordnet ist. Bei dem Bifilar-Pendel gemäß Fig. 4 werden zwei lose Zapfen verwendet, die in Bohrungen gleichen Durchmessers sowohl im Pendel als auch in der Nabe rollen. Das Pendel bewegt sich somit auf einem kleinen Kreisbogen, ohne sich zu drehen. Das ist vorteilhaft, weil hierdurch die effektive Masse des Pendels vergrößert wird. Wenn das Pendel genau bemessen ist, schwingt es so, daß es dem Schwingungsmoment der treibenden Welle entgegenwirkt.

Es ist außer Zweifel, daß die kritische Schwingungszahl der Armwelle 27 selbst weit abseits jener Schwingungszahl liegt, die der Nähgeschwindigkeit entspricht, und es besteht wenig Wahrscheinlichkeit dafür, daß in der Nachbarschaft der Eigenfrequenz der Armwelle 27 nennenswerte Vibrationen auftreten werden. Andererseits ist zu beachten, daß bei Einschluß der Armwelle 27 in ein Kräfteübertragungssystem mit dominierenden flexiblen Gliedern die Eigenfrequenz dieses Systems bis zu einem Betrag herabgesetzt werden kann, bei dem eine beträchtliche Verstärkung der Torsionsschwingungen (Vibrationen) in der Armwelle infolge Resonanzwirkungen auftreten kann, die sich der gleichen Größe der Frequenz der Torsionsschwingungen mit der Eigenfrequenz des die Armwelle 27 einschließenden Systems ergibt. Die erwähnte Flexibilität kann in das System durch Verwendung von Riementrieben eingeschaltet werden, z. B. durch eine Riemenverbindung zwischen treibender und getriebener Welle, wie etwa in der Zeichnung dargestellt, oder durch andere flexible Verbindungen. In ähnlicher Weise kann besagte Flexibilität durch Verwendung eines elastischen Riemens od. dgl. als Kupplung zwischen Antriebsquelle und Handrad der Nähmaschine herbeigeführt werden. > Es hat sich herausgestellt, daß in allen Fällen, in denen Torsionsschwingungen gewisser Frequenz, die etwa beim Antrieb einer Nadelstange entstehen, die Entstimmungswirkung eines geeigneten Bifilar-Pehdeldämpfers in völlig zufriedenstellender Weise die unerwünschten Torsionsschwingungen zu unterdrücken vermag. Hinzu kommt, daß die Entstimmungswirkung bei allen Arbeitsgeschwindigkeiten der Maschine voll wirksam ist, da die an dem Bifilaf-Pendel wirkenden Zentrifugalkräfte proportional z«r Geschwindigkeitszunahme der Maschine anwachsen; denn mit der zunehmenden Geschwindigkeit der Maschine wächst auch die Frequenz der aus dem Nadelstangenantrieb resultierenden Torsionsschwingung^!!, und ebenso erhöht sich die Eigenschwingung des Pendels. ,;,

In Fig. 4 und 5 ist ein Bifilar-Pendeldämpfer däf-

ao gestellt, der auf dem abgesetzten Ende 27' der Armwelle 27 in Verbindung mit der die Nadelstange Sfitreibenden Kurbel 37 angeordnet ist. Die Kurbel 37 trägt zu diesem Zweck einen Schlitz zur Aufnahme einer Platte 80, die als Träger für die Pendelgewichte 81, 82 und 83 dient und eine Ausnehmung zur Aufnahme des Achszapfens 27' besitzt. Die Pendelgewichte sind im Schnitt U-förmig gestaltet (Fig. 5) und im Kreis um 90° gegeneinander versetzt. Das Pendelgewicht 81 wird von Rollen 84, 85 getragen, das Gewicht 82 von Rollen 86, 87 und das Gewicht 83 von Rollen 88, 89. Wie sich am besten aus Fig. 5 ergibt, besitzen die Rollen im Durchmesser größere Endscheiben 84', 85', 86', 87', wie besonders ■ aiis Fig. 4 ersichtlich, während Fig. 5 die Rolle 86 mit

den Endscheiben 86' und 86" darstellt. ■

Die Pendelgewichte besitzen Öffnungen 90 bis 95, durch die die Rollen 84 bis 89 hindurchgreifen. Dies gilt zugleich auch für die öffnungen 96 bis 101, die in der Trägerplatte 80 angebracht sind. Die öffraingen 90 bis 95 sind aufgebohrt, damit die Endscheiben 84' bis 87' der Rollen 84 bis 87 sich darin frei bewegen können. Die Aufbohrungen 90' bis 95' sind in

Fig. 4 erkenntlich, während die Aufbohrungen 92'

und 92" in Fig. 5 im Schnitt zu sehen sind. Die Rollen 84 bis 89 wirken also sowohl mit den Pendelgewiehten als auch mit der Trägerplatte zusammen.

Die Öffnungen 90 bis 95 in den Pendelgewichten 84 bis 89 haben gleichen Durchmesser wie diej eiligen 96 bis 101 in der Trägerplatte 80. Dagegen ist der Durchmesser der einzelnen Rollen 84 bis 89 kleiner als die vorgenannten Öffnungen. Somit schwingt jeder Punkt eines Pendelgewichtes 84 bis 89 parallel zu jedem anderen Punkt desselben, und zwar, auf einem Kreisbogen, dessen Radius gleich der Differenz zwischen den Durchmessern der Rollen und der von ihnen druchgriffenen Öffnungen ist. Bei diesen Schwingbewegungen rollen die Rollen vor- und rückwärts auf der Mantelfläche der zylindrischen öffnungen in 96 bis 101 der Trägerplatte 80. Die regelnde Wirkung jedes Pendelgewichtes hängt ab von dem Abstand zwischen der Drehachse der Armwelle 27 und dem Massenzentrum der Pendelmasse und außerdem von der des Pendelgelenkes. Die Länge des Pendelgelenkes in dem Bifilar-Pendel ist gleich dem Radius des Bogens, auf dem das Pendel schwingt. Dieser ist gleich dem Spiel zwischen dem Zapfen und der Bohrung in dem Pendel. Das Bifilar-Peuiel;: ist besonders geeignet zur Dämpfung von Vibratiönsh in der Armwelle 27, soweit deren Frequenz mit jenigen der Armwelle samt Anlenkgliedern und

schließlich des Zahnriemens 43 übereinstimmt oder sich dieser Frequenz stark nähert. Im allgemeinen kann für den Bifilar-Pendeldämpfer mit annähernder Genauigkeit die folgende Gleichung angeschrieben werden:

Hierin bedeutet D die effektive Pendellänge jedes einzelnen Pendelgewichtes, die gleich ist der Differenz zwischen dem Durchmesser der öffnungen im Pendelgewicht und dem Rollendurchmesser, R bezeichnet den Abstand des Rotationszentrums (Armwellenachse) von dem Schwingungszentrum des Pendelgewichtes, und η ist die reduzierte Pendelfrequenz in Schwingungen je Umdrehung. Der Bifilar-Pendeldämpfer ist besonders zweckmäßig zu verwenden in Verbindung mit der Kurbel für einen Nadelstangenantrieb, und zwar auf Grund seiner starken Dämpferwirkung bei einer einzelnen verhältnismäßig hohen kritischen Schwingungszahl. Es ergibt sich aus der Erfahrung, daß der Bifilar-Pendeldämpfer gemäß Fig. 4 und 5 mit drei um 90° zu einander versetzten Pendelgewichten annähernd 90% der kritischen Vibrationsfrequenz zu unterdrücken vermag. Die Anordnung von drei Pendelgewichten in der beschriebenen Weise ergibt eine größere Dämpferwirkung, als wenn nur ein Pendelgewicht benutzt würde und ermöglicht die Verwendung von relativ kleinen Pendelgewichten, die zugleich als Gegengewicht für die Nadelstangenantriebskurbel dienen.

Bei einer mittels Riemen angetriebenen Nähmaschine oder einer solchen, die für die Kraftübertragung zwischen zwei Wellen im Innern der Maschine selbst einen Riemen führt, reduziert die Flexibilität des Riemens die Eigenschwingungszahl der getriebenen Welle bis zu einem Betrag innerhalb der Frequenz der in der getriebenen Welle (Armwelle) wirksamen Vibrationen. Dadurch wird das Kraftübertragungssystem in hohem Maße anfällig für Torsionsschwingungen erheblicher Stärke. Es ist daher bei vielen hochtourigen Maschinen wünschenswert, in Verbindung mit Kraftübertragungssystemen, die einen Antriebsriemen nebst getriebener Welle einschließen, Dämpfungsmittel einzubauen. Dort, wo die Vibrationskräfte mit ziemlich konstanter Frequenz auftreten im Verhältnis zur Arbeitsgeschwindigkeit der Teile, mag es wünschenswert sein, an irgendeinem Piinkt des Systems einen Dämpfer nach Art des Bifilar-Pendels in Fig. 4 und 5 anzuwenden. Treten dagegen Vibrationen über einen größeren Frequenzbereich auf, wie etwa bei Stoßkräften, dann dürfte ein Dämpfer am Platz sein, der ebenfalls einen weiteren Frequenzbereich beherrscht. Derartige Dämpfer zeigt die Fig. 1 in Verbindung mit dem Zahnriemenrad 30 auf der Armwelle 27 bzw. mit dem kombinierten Riemen- und Handrad 51. Beide Dämpfer arbeiten nach demselben Prinzip, d. h., es sind scheibenförmige Dämpfer, die durch Flüssigkeiten gesteuert werden. Es sei festgestellt, daß man solche Dämpfer im Zahnriemenrad anordnet entweder an Stelle oder zusätzlich zu Dämpfungsmitteln in der Nadelstangenantriebskurbel 37. Werden beide Dämpfer verwendet, so kann der eine auf Vibrationen von im wesentlichen konstanter Frequenz abgestimmt werden, während der andere auf Vibrationen verschiedener Frequenz oder auf verschiedene Frequenzen innerhalb eines weiten Bereiches abgestimmt wird.

In Fig. 6 ist der Scheibendämpfertyp in Verbindung mit dem Zahnriemenrad 30 auf der Armwelle 27 dargestellt. Er besitzt ein hohles Gehäuse 120, das durch Schrauben 121 fest mit dem Zahnriemenrad 30 verbunden ist. Das Gehäuse 120 besitzt einen zentralen Nabenteil 122 sowie eine Abdeckplatte 123, die mittels Schrauben 124 am Gehäuse 120 befestigt ist. Auf diese Weise entsteht eine ringförmige Kammer innerhalb des Gehäuses. Letzteres trägt auf der Seite

ίο zum Zahnriemenrad 30 hin einen konzentrischen Ansatz vom gleichen Durchmesser wie die Armwelle 27, der daher genau in die Wellenbohrung des Zahnriemenrades 30 hineinpaßt. Innerhalb des Gehäuses 120 ist ferner ein ringförmiges Trägheitsglied 126 (Scheibe) angeordnet, dessen äußerer Durchmesser etwas kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses 120 ist, während die zentrische Bohrung des Trag heitsgliedes etwas größer als der nabenförmige Vorsprung 122 des Gehäuses 120 ist (Fig. 6), so daß das Trägheitsglied 126 mit Laufsitz auf dem Nabenteil 122 des Gehäuses sitzt. Der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 120 und dem Trägheitsglied 126 ist mit einer zähen Flüssigkeit, wie etwa schweres, dickes Öl od. dgl., ausgefüllt, das beim Umlauf des Gehäuses 120 mit der Armwelle 27 das Trägheitsglied 126 praktisch mit derselben Geschwindigkeit mitnimmt. Wenn nun in der Armwelle Torsionsschwingungen auftreten, wirkt das Trägheitsglied 126 allen Richtungs- oder Geschwindigkeitsänderungen entgegen. Daraus ergibt sich eine Dämpfungswirkung des Trägheitsgliedes, die den Torsionsschwingungen in der Armwelle 27 entgegengesetzt ist. Die schwingende Bewegungskomponente der Armwelle 27 wird über das Zahnriemenrad 30 und die Flüssigkeit im Gehäuse 120 auf das Trägheitsglied 126 übertragen, und umgekehrt wird die Dämpfungswirkung auf demselben Wege auf die Armwelle 27 übertragen. Die Wirkung des Scheibendämpfertyps besteht in der Unterdrückung kritischer Vibrationsschwingungen durch Widerstehen gegen Vibrationsbewegungen. Da er nicht abgestimmt ist, kann er Vibrationsbewegungen über einen weiten Frequenzbereich unterdrücken. Zwischen dem Trägheitsglied 126 und den Gehäusewandungen sollte genügend Abstand bestehen, um eine hinreichende Flüssigkeitsmenge aufnehmen zu können. Indessen könnte ein zu großer Abstand dazu führen, daß das Trägheitsglied 126 in Achsrichtung zuviel seitliches Spiel auf dem nabenförmigen Vorsprung 122 bekäme. Das wäre aber sehr unerwünscht, weil dann die Armwelle 27 einen zu großen axialen Schub erfahren würde. Aus diesem Grund erhält das Trägheitsglied beiderseits seiner zentrischen Bohrung nabenartige Vorsprünge 127, 128 (»Anschläge«), die an der Gehäusewand bzw. am Abschluß deckel 123 zum Anschlag kommen und dadurch seitliche Bewegungen des Trägheitsgliedes, also in Richtung der Wellenachse, verhindern. Das Trägheitsglied ist somit im Gehäuse 120 genau zentriert. Schmierung ist notwendig einerseits zwischen den zentrischen Bohrungen des Trägheitsgliedes 126 und dem nabenartigen Vorsprung 122 sowie andererseits zwischen der Gehäusewand 120 bzw. dem Abschlußdeckel 123 und den Anschlagflächen 127, 128 des Trägheitsgliedes 126. Bei Berührung von Stahl auf Stahl ist siliziumhaltige Flüssigkeit kein so gutes Schmiermittel, wie wenn Stahl auf einem anderen Metall, etwa Chrom, läuft. Wenn also siliziumhaltige Flüssigkeit wegen seiner besseren Konsistenz zur Verwendung gelangt, ist zweckmäßig eine der aufeinander laufenden oder zusammenwirkenden Flächen

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zu verchromen, also etwa die konzentrische Bohrung im Trägheitsglied 126 oder den nabenartigen Vorsprung 122. öl ist für diesen Zweck nicht so sehr geeignet, weil seine Viskosität sich unter dem Einfluß der Temperatur beträchtlich ändert, seine Konsistenz also gering ist und damit auch die Dämpferwirkung sehr von der Temperatur des Öles abhängig wäre. Öl kommt daher nur bei kühl oder gekühlt laufenden Maschinen als Dämpfungsflüssigkeit in In ausgezeichneter Weise können Torsionsschwingungen dadurch unterdrückt werden, daß einem gegebenen Vibrationssystem (Schwingungskreis) zusätzlich Flexibilität erteilt wird, um dessen Frequenz nach unten zu verschieben und durch Anwendung von Reibung die Vibrationen zu unterdrücken oder zu absorbieren. Diese Überlegung führte zu einer praktischen Lösungsform des Erfindungsgedankens, die in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist, derzufolge zwischen

Betracht oder in solchen Fällen, bei denen die Vis- ίο Kraftquelle und unterer Triebwerkswelle einer Näh-

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kosität des Öles bei der üblichen Arbeitstemperatur ausreichend ist. Im Falle der Verwendung von Öl als Dämpfungsmittel entfällt auch das Erfordernis der Verchromung je einer der zusammenwirkenden Berührungsflächen innerhalb des Dämpfergehäuses. Der in Fig. 1 mit 140 bezeichnete und mit dem Handrad 51 verbundene Scheibendämpfer arbeitet genau in derselben Weise wie der zuvor beschriebene, der mit dem Zahnriemenrad 30 zusammenwirkt. Der Dämpfer 140 besteht aus einem hohlen Gehäuse 141, das mit dem kombinierten Riemen- und Handrad 51 durch Schrauben 142 fest verbunden ist. Er besitzt eine ringförmige Kammer, eine Abdeckplatte 143, die mittels Schrauben 144 am Gehäuse 141 festgeschraubt ist. Schließlich nimmt das ringförmige Gehäuse noch das ebenfalls ringförmige Trägheitsglied 145 auf. Letzteres besitzt analog zum zuvor beschriebenen Trägheitsglied 126 beiderseits zentrisch vorspringende Anlaufflächen 145', 145", die dazu dienen, den Trägheitskörper 145 gegen axiale Verschiebung zu sichern. Der Scheibendämpfer soll Torsionsschwingungen in' der unteren Triebwerkswelle 44 unterdrücken. Da das kombinierte Riemen- und Handrad 51 mit der Welle des Antriebssatzes durch einen Antriebsriemen verbunden ist, fällt dem am Handrad 51 angebauten Dämpfer 140 die Aufgabe zu, jene Vibrationen zu unterdrücken, die den Getriebeverbindungen der Nähmaschine infolge der Flexibilität der Antriebsverbindung zwischen Handrad 51 und Kraftquelle (Antriebssatz) erteilt werden. Zweckmäßig ordnet man einen Torsionsschwingungsdämpfer immer möglichst weit von der Stelle an, an der ein Getriebezug seinen Kraftimpuls empfängt. Es empfiehlt sich daher, einen solchen Dämpfer besser an einer getriebenen als an einer treibenden Welle anzuordnen. Da der Dämpfer 140 auch hätte auf der Motor- oder Vorlegewelle angeordnet werden können, ergibt sich aus vorstehendem, daß seine Dämpferwirkung größer sein kann, weil er auf der maschine Flexibilität und Reibung eingeschaltet wurde. Die Maschine gemäß Fig. 8 entspricht völlig derjenigen nach Fig. 1, nur mit dem Unterschied, daß mit dem Handrad 51 an Stelle des Scheibendämpfers 140 ein Friktionsdämpfer zur Anwendung gelangt, der im folgenden genauer beschrieben wird.

Das vereinigte Riemen- und Handrad 51', das dem Handrad 51 in Fig. 1 entspricht, ist frei drehbar auf der Welle 44 angeordnet. Einstückig mit dem Handrad 51' ist ein ringförmiges Gehäuse 151 ausgebildet, das durch eine mittels Schrauben 153 befestigte Deckplatte 152 abgeschlossen wird. Innerhalb des Gehäuses 151 ist eine ringförmige Scheibe 154 mittels Schrauben 155 fest mit dem Handrad 51' verbunden. Am freien Ende der Welle 44 und innerhalb des Gehäuses 151 ist ein Stellring 156 mittels Druckschrauben 157 befestigt. Dieser Stellring 156 ist mittels dreier unter 120° gegeneinander versetzter nachgiebiger, federnder Arme 158 mit der Scheibe 154 verbunden (Fig. 9). Scheibe 154, Stellring oder Nabe 156 und Arme 158 werden zweckmäßig als einheitliches Baustück ausgebildet. Die dem Antriebsrad 150 vermittelten Drehbewegungen werden also über die Scheibe 154, die federnden Arme 158 und den Stellring 156 auf die angetriebene Welle 44 übertragen. Die Flexibilität der federnden Arme 158 wird gewählt, damit in die Antriebsverbindungen die gewünschte Flexibilität eintreten kann, mit dem Ziel, die Eigenfrequenz des Getriebezuges im gewünschten Maße zu ändern, d. h. herabzusetzen. In den meisten Fällen wird es wünschenswert sein, die Verlagerung der Eigenfrequenz eines Getriebezuges mit der positiven Dämpferwirkung zu verbinden, die durch Reibung erzeugt werden kann. Diese Reibung wird gemäß Fig. 8 durch eine Scheibe 159 bewirkt, deren Nabe 161 mittels Druckschrauben 160 auf der Welle 44 befestigt ist. Die Ringfläche der Scheibe 159 liegt satt derart an dem Handrad 51' an, daß relative Verdrehung zwischen diesen beiden Gliedern zwar mög

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angetriebenen Maschinenwelle in Verbindung mit dem 50 lieh ist, derselben aber durch die zwischen den beiden

Handrad 51 wirksam wird.

Wie oben ausgeführt wurde, werden den Antriebsverbindungen in Nähmaschinen periodisch wechselnde Torsionskräfte erteilt, die Vibrationen auslösen. Wenn sich deren Frequenz der kritischen Schwingungszahl eines Getriebezuges nähert oder derselben gar gleich wird, werden die Vibrationen auf Grund von Resonanzeffekten wesentlich stärker. Die Amplitude der Torsionsvibrationen kann nun beträchtlich reduziert werden durch Verlagerung der Eigenfrequenz eines Getriebezuges oder eines oder mehrerer seiner Glieder nach außerhalb des Frequenzbereiches der Vibration erzeugenden Kräfte. Dies kann durch Veränderung der Flexibilität der Antriebsverbindungen bewirkt werden. So kann z. B. den Antriebsverbindungen Flexibilität zusätzlich erteilt werden, um deren Eigenfrequenz herabzusetzen. Andererseits können aber auch die Antriebsverbindungen verstärkt oder versteift werden zu dem Zweck, die Eigenfrequenz des Getriebezuges zu erhöhen.

Gliedern bestehenden Friktionskräfte entgegengewirkt wird, so daß die gewünschte Dämpferwirkung eintritt. Die zwischen Scheibe 159 und Handrad 51' entstehenden Friktionskräfte sind ihrer Größe naeh abhängig von der Federspannung in den Armen 158. Eine gewisse zusätzliche Reibungsdämpfung tritt natürlich noch zwischen Handrad 51' und Welle 44 auf.

Gemäß Fig. 8 besteht zwischen der Ringscheibe 154 und dem Handrad 51' starre Verbindung, weil die Scheibe mittels der Schrauben 155 am Handrad 51' festgeschraubt ist. Falls gewünscht, können diese Schrauben 155 aber auch fortgelassen werden, so daß die Mitnahme der angetriebenen Welle 44 nur durch die Reibung bewirkt wird, die zwischen Scheibe 154 und Antriebsrad 51' entsteht, zu der allerdings nach diejenige zwischen der Scheibe 159 und dem Hasär rad 51' hinzukäme, so daß ein doppelter Friktiöite;¹ '·| antrieb entstünde. Allerdings würde ein solcher Aus trieb bei Maschinen mit hoher Beschleunigung nkihiy

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so sehr zweckmäßig sein wie etwa die in Fig. 8 dargestellte starre Verbindung zwischen Scheibe 154 und Handrad 51'. Wird nämlich die Friktion zwischen den genannten Gliedern so verstärkt, daß die Mitnahme der angetriebenen Welle 44 ohne nennenswertes Schleifen des Antriebsrades 51' auf der Welle 44 erfolgen kann, dann kann sich nur ein sehr geringer Dämpfungseffekt entwickeln. Wird andererseits die Friktion so weit herabgesetzt, daß eine genügende Dämpfungswirkung eintritt, dann ergibt sich bei der Beschleunigung der Maschine ein untragbarer Schlupf.

Ein bedeutender Vorteil des Friktionsdämpfertyps besteht darin, daß der Dämpfungseffekt eintritt, ohne daß eine nennenswerte zusätzliche Masse in das Nähmaschinengetriebe eingebaut werden muß. Diese geringe Masse unterstützt das Bemühen zur Erreichung der so sehr gewünschten hohen Geschwindigkeiten bei modernen Nähmaschinen.

Die Ausführung des Friktionsdämpfers nach Fig. 10 und 11 entspricht im wesentlichen derjenigen gemäß Fig. 8 und 9, mit dem Unterschied allerdings, daß nur eine relativ geringe Friktion angewendet wird, weil in erster Linie Flexibilität in die Antriebsverbindung eingeschaltet werden soll. In Fig. 10 und 11 entspricht das Handrad 51" den Handrädern 51 bzw. 51' in den Fig. 1 bzw. 8. Es ist frei drehbar auf der angetriebenen Welle 44 angeordnet. Auf seiner der Maschine zugekehrten Fläche trägt das Handrad 51" einen Ring 165, der dort beliebig befestigt sein kann. Auf der Welle 44 ist ein Stellring 166 angeordnet und mittels Druckschrauben 167 dort befestigt. Der Stellring 166 ist mit dem Ring 165 durch federnde Arme 168 verbunden. Stellring 166, Ring 165 und die Arme 168 können wiederum als einheitliches Baustück ausgebildet sein. Die Kraftübertragung auf die angetriebene Welle 44 erfolgt also vom Handrad 51" über die Federarme 168 auf den Stellring 166, wobei die Arme 168 zur Einschaltung der Flexibilität dienen. Zwar besteht eine gewisse Reibung zwischen Handrad 51" und angetriebener Welle 44, aber natürlich ist diese Reibungsdämpfung sehr erheblich geringer als beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 und 9.

Wenn die Ringscheibe 165 nicht starr mit dem Handrad 51" verbunden wird, kann die Friktionswirkung und damit die Dämpfung natürlich erhöht werden. Die Kraftübertragung würde also nur durch Friktion erfolgen. Aber ebenso wie beim Beispiel der Fig. 8 und 9 würde diese Anordnung in erster Linie nur bei solchen Maschinen anwendbar sein, die keine hohe Beschleunigung beim Ingangsetzen der Maschine erfordern. Die der Maschine abgewandte Seite des Handrades 51" besitzt eine Ausdrehung, die in Eingriff mit einer Unterlegscheibe 169 kommen kann und die axiale Bewegungen des Handrades 51" begrenzt sowie die zuvor beschriebenen Teile 51", 165, 166, 168 zusammenhält. Die Unterlegscheibe 169 wird durch eine Schraubenmutter 170 in ihrer Lage gehalten. Besteht zwischen der Ringscheibe 165 und dem Hand¹-rad 51" nur Reibungsverbindung, so kann deren Intensität durch Verstellen der Mutter 170 verändert werden.

Ausreichende Dämpfung von Torsionsschwingungen kann in vielen Fällen auch durch Anwendung des Hysteresiseffektes erreicht werden, was auf mannigfache Weise bewirkt werden kann. So etwa durch Zweiteilung eines gegebenen flexiblen Gliedes, wobei dann zwischen den beiden Teilen Reibung herbeigeführt wird, oder eines oder beide von zwei flexiblen Gliedern werden in die Maschine eingebaut und zwischen beiden Gliedern Reibung bewirkt, um den gewünschten Dämpfungseffekt zu erreichen. Durch Anwendung des Hysteresiseffektes kann das Schwingungssystem etwas weniger flexibel gehalten werden. In Fig. 12 ist ein Ausführungsbeispiel eines Hysteresisdämpfers in Verbindung mit der Armwelle 27' einer Nähmaschine dargestellt, die im wesentlichen derjenigen gemäß Fig. 1 entspricht.

Wie aus Fig. 12 ersichtlich, sitzt auf der Armwelle 27' eine Hülse 180, die einen Teil der Armwelle umschließt. Gehalten wird die Hülse 180 durch ihre nadelstangenseitige Endwand 181, die nahe dem Wellenende fest auf der Armwelle 27' gehalten wird. Die Verbindung der Hülsenendwand mit der Welle 27' kann beliebig, etwa durch Verschweißen, hergestellt werden. Am anderen Hülsenende ist eine ringförmige Reibscheibe 182 befestigt, die mit einer ringförmigen Gegenscheibe 185 zusammenwirkt. Letztere ist am freien Ende einer Hülse 183 befestigt, die von wesentlich kürzerer Baulänge als die Hülse 180 und deren Endwand ebenfalls durch Verschweißen od. dgl. mit der Armwelle 27' verbunden ist. Die beiden Hülsenteile 180 und 183 sind derart auf der Armwelle 27' angeordnet, daß die beiden Reibscheiben 182, 185 mit erheblichem Druck gegeneinandergepreßt werden. Die beiden Reibscheiben können beide oder auch nur eine davon mit der betreffenden Hülse nachgiebig verbunden sein, so daß die beiden Reibscheiben ohne Rücksicht auf die Abnutzung der Reibflächen mit entsprechender Federkraft gegeneinandergepreßt werden können.

Dem Hysteresisdämpfer liegt die Überlegung zugrunde, daß sich die Flexibilität der Armwelle 27' selbst zwischen den Lagern 28, 29 infolge Einwirkung von Torsionskräften in gewissen Grenzen ändert, d. h., zwischen zwei in einiger Entfernung voneinander angenommenen Meßpunkten auf der Welle wird man infolge der wirksamen Drehkräfte eine Verwindung der Welle feststellen können. Dieser Verwindung wird dadurch entgegengewirkt, daß die mit hohem Druck gegeneinandergepreßten Reibscheiben 182, 185 eine Verdrehung bzw. Verwindung der Welle 27' verhindern. Damit wird das Entstehen von Vibrationen unterdrückt. Dieser Vorteil wird erreicht ohne Aufbietung nennenswerter zusätzlicher Gewichtsmengen, was gerade bei hochtourigen Nähmaschinen von ganz erheblicher Bedeutung ist, die bekanntlich mit Wellen von relativ geringem Durchmesser auskommen müssen. Durch die Anordnung der beiden Hülsen 180, 183 ist die Welle 27' zweifellos erheblich steifer als ohne die Hülsen, so daß die Eigenfrequenz der Armwelle gehoben wird. Bei richtiger Bemessung der Teile wird die Eigenfrequenz der Armwelle 27' trotz Riementriebes beträchtlich über jenen Bereich hinaus erhöht, in dem die kritischen Torsionsschwingungen aufzutreten pflegen.

Hysteresisdämpfer kommen besonders auch für Schwingwellen in Betracht, die zum Antrieb eines Kräuslers oder eines Fadenvorlegers dienen. In Fig. 13 bis 15 ist ein solcher Dämpfer in Verbindung mit einer üblicherweise an der Rückseite des oberen Gehäusearmes gelagerten Schwingwelle 191 dargestellt, die eine beträchtliche Länge besitzt. Sie empfängt ihre Schwingbewegungen am rechten Ende (Fig. 13) und gibt dieselben am linken Ende an die zu betätigenden Glieder ab. Der Dämpfer besteht aus einer Welle 191 umfassenden Hülse 190 und ist mit seinem einen Ende durch Pratzung 192 fest mit der Schwingwelle verbunden. Das andere Hülsenende steht dagegen in reibender Verbindung mit der

Schwingwelle 191, und zwar wiederum durch Pratzring 193. Wie sich aus Fig. 14 ergibt, ist der Pratzring 192, also derjenige, der eine feste Verbindung zwischen Schwingwelle 191 und Hülse 190 bewirkt, geschlitzt und mit einem ebenfalls geschlitzten ringförmigen Flansch 194 versehen, der einen geringeren Außendurchmesser als der eigentliche Pratzring besitzt und der genau in eine entsprechende Ausnehmung am erweiterten Ende der Hülse 190 hinein-

ren, wobei die I eitrolle 216 um eine in der Gehäusewand gelagerte Achse 217 umläuft. Die Rollenachse 217 kann ferner verstellbar gelagert sein, so daß die Einwirkung der Leitrolle 216 auf die beiden Riemen 214, 215 verändert werden kann. Zum Beispiel kann die Leitrolle 216 so eingestellt werden, daß sie nur dann mit dem Riemen 215 in Kontakt kommt, wenn derselbe über einen im voraus bestimmten Betrag hinaus von seiner Bahn abweicht. Vorzugsweise wird man

paßt. Der Pratzring 192 kann mit der Hülse 190 auf io die Leitrolle 216 etwa in der Mitte eines Riementrums geeignete Weise, z. B. durch Schweißen, fest verbun- anordnen, aber selbstverständlich kann sie auch näher

zu einem der Zahnriemenräder hin angeordnet werden. Fig. 17 zeigt eine andere Anordnungsform des

Hysteresisdämpferprinzips. Auf einer oberen Welle

den werden, wobei das Hülsenende ebenfalls entsprechend geschlitzt sein muß, wie bei 190 a ersichtlich. Der Pratzring besitzt seitlich vorspringende

Lappen 195, 196, die paarweise übereinanderliegen, 15 220 ist ein Zahnriemenrad 221 angeordnet und über

wobei die unteren Gewindebohrungen für die Pratzschrauben 197, 198 tragen, die entsprechend glatte Bohrungen in den oberen Lappen durchgreifen. Durch Anziehen der Schrauben 197, 198 wird somit das rechtsseitige Hülsenende (Fig. 13) fest mit Schwingwelle 191 verbunden.

einen Zahnriemen 222 mit einem unteren Zahnriemenrad 223 verbunden, das auf einer unteren Welle, etwa einer Hauptantriebswelle 224, sitzt und dessen Nabe 226 mittels Druckschraube 225 auf der Welle 224 der 20 befestigt ist. Der Antrieb der Wellen erfolgt über das kombinierte Riemen- und Handrad 227 auf der Welle

Der linksseitige Pratzring 193 ist im wesentlichen 224. Dicht neben der Zahnriemenscheibe 221 auf der genau so ausgebildet wie Pratzring 192, ist also eben- oberen Welle 220 ist eine glatte Riemenscheibe 228 falls geschlitzt, besitzt einen geschlitzten ringförmi- angeordnet, deren Nabe 230 durch Druckschraube gen Flansch 198 a, der genau in das erweiterte Ende 25 229 auf der Welle 220 befestigt ist. Beide Riemender Hülse 190 hineinpaßt. Pratzring 193 und Hülse räder 221, 228 können auch einstückig ausgebildet 190 können auf beliebige Weise, etwa durch Ver- oder sonstwie fest miteinander verbunden sein. Ebenso schweißen, starr miteinander verbunden werden. ist dicht neben der Zahnriemenscheibe 223 auf der Pratzschrauben 199, 200, die durch vom Pratzring 193 unteren Welle 224 eine glatte Riemenscheibe 231 anseitlich vorspringende Lappen 201, 202, von denen die 30 geordnet, die ebenfalls mit der Zahnriemenscheibe oberen glatt durchbohrt sind, während die unteren 223 einstückig ausgebildet oder mit derselben fest Gewindebohrungen tragen, hindurchgreifen, dienen verbunden sein kann. Die glatten Riemenscheiben 228, zur Regelung der Reibungsverbindung zwischen 231 sind durch einen glatten Riemen 232 miteinander Welle 191 und Pratzring 193. Wenn sich die Schwing- verbunden, der gegenüber den Scheiben mit einem welle 191 entsprechend den an ihr wirkenden Tor- 35 gewissen Schlupf umläuft. Dadurch tritt aber die sionskräften zu verdrehen beginnt, ergibt sich erforderliche Friktionsdämpferwirkung ein. Auch zwischen den im Bereich des Pratzringes 193 bzw. trägt der Riemen 232 zur Versteifung der Verbim-192 liegenden Wellenquerschnitten an sich eine Ver- dung zwischen den Wellen 220, 224 bei, wie bereits drehung um einen gewissen Winkelbetrag. Dies soll in bezug auf Fig. 16 beschrieben. Die Durchbiegung und kann durch die beschriebene Dämpfungseinrich- 4·° des Riemens 232 und damit das Ausmaß der dämptung, insbesondere durch entsprechende Regulierung fenden und versteifenden Wirkung desselben kann der Reibung zwischen Pratzring 193 und Welle 191 durch die Anordnung einer Leitrolle 234 etwa in der vermieden werden, nämlich durch mehr oder weniger Mitte eines Riementrums nach Art der Fig. 16 konstarkes Anziehen der Schrauben 199, 200. Dadurch trolliert werden. Die Leitrolle 234 läuft um eine wird das Entstehen von Vibrationen unterdrückt. 45 Achse 235, die in geeigneter Weise im Ständer der Zweifellos wird die Schwingwelle 191 durch die An- Maschine zweckmäßig verstellbar gelagert ist, um in Ordnung der Hülse 190 wesentlich versteift, wodurch verschiedener Weise auf den Riemen 232 einwirken die Eigenfrequenz der Welle erheblich gehoben und zu können. Letzterer dient ebenso wie der Riemen letztere zugleich entstimmt wird. 215 in Fig. 16 zur Begrenzung der relativen Be-Die Fig. 16 und 17 zeigen zwei weitere Anwen- 50 wegung zwischen oberer und unterer Welle, wodurch

dungsmöglichkeiten des Hysteresisdämpferprinzips. Fig. 16 zeigt eine obere Armwelle 210 und eine untere Hauptwelle 211, die je ein Zahnradriemenrad 212, 213 tragen. Die Zahnriemenräder sind durch einen Zahnaus Torsion resultierende Vibrationen in der Nähmaschine unterdrückt werden.

Bei Nähmaschinen mit Riemenverbindungen zwischen einzelnen Wellen kann eine beträchtliche Redu-

riemen 214 miteinander verbunden. Ein zweiter so- 55 zierung der Torsionsschwingungen durch Kontrolle

B d

genannter Dämpfungsriemen 215 liegt außen auf dem Zahnriemen 214 auf. Der Riemen 215 läuft mit dem Zahnriemen 214 um, wobei sich zwischen den beiden Riemen ein gewisser Schlupf ergibt. Dabei ergibt sich aber zugleich auch Reibung, welche eine Dämpfungswirkung herbeigeführt. Der Riemen 215 trägt auch zur Versteifung der Riemenverbindung zwischen den beiden Wellen 210, 211 bei, wodurch die Flexibilität des Zahnriemens 214 vermindert wird. Ande-

der Biegung des treibenden Riemens erreicht werden. Wenn eine solche Maschine in Betrieb ist, versucht jedes Riementrum die Form einer Sinuskurve mit drei Wellentälern und zwei Wellenbergen anzunehmen. Je ein Wellental bildet sich an den Enden sowie in der Mitte jedes Riementrums. Die beiden Wellenberge erheben sich in der Mitte zwischen zwei Wellentälern. Erfindungsgemäß wird die Biegung des Riemens verringert durch die Begrenzung oder Ver-

rerseits ergibt sich aus dieser Versteifung wiederum 65 hütung der Ausbauchung des Riemens an den Welleneine Erhöhung der Eigenfrequenz des Riemens 214 bergen, was als weitere Maßnahme zur Unter- und damit der treibenden und getriebenen Glieder,
vor allem der Wellen 210 und 211. Durch Anordnung
einer Leitrolle etwa in der Mitte eines Riementrums
kann man die Flexibilität des Riemens 215 kontrollie-

drückung von Vibrationen zu betrachten ist. Einen praktischen Lösungsvorschlag hierfür zeigt Fig; 18. In einer Nähmaschine mit unterer Triebwerkswe-W« 241 und oberer Armwelle 240 trägt letztere eiW

Zahnriemenrad 242, während auf der unteren Triebwerkswelle 241 ein Zahnriemenrad 243 sitzt. Beide Räder sind durch einen Zahnriemen 244 miteinander verbunden, der etwa dem Zahnriemen 43 in Fig. 1 entspricht. Während des Betriebes der Maschine versucht der Riemen 244 entlang seiner Kontaktfläche mit den Zahnriemenrädern sich deren Form anzupassen, derart, daß er sich in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Radzähnen hineinschmiegt, so daß außen lauter kleine Mulden entstehen. Ebenso biegt er sich nach innen durch, etwa in der Mitte jedes Trums, also bei den Punkten 245, 246. In entgegengesetzter Richtung dagegen wölbt er sich aus bei den Stellen 247, 248 und 249 und 250, also an den zwischen den Rädern 240, 241 und Trummitte gelegenen Stellen, und zwar tritt hier die maximale Auswölbung des Riemens auf. Diese Auswölbungen können begrenzt und ihr Entstehen überhaupt verhindert werden durch die Anordnung von Leitrollen 251, 252, 253 und 254, wie aus Fig. 18 ersichtlich, die zweckmäßig um verstellbar gelagerte Achsen 255, 256, 257, 258 umlaufen. Durch die Wirkung dieser Rollen auf den Riemen tritt eine Versteifung des Riemens 244 ein, wodurch sowohl die Eigenfrequenz des Riemens als auch der anschließenden Getriebeteile erhöht wird.

Zahl und Art der zur Anwendung gelangenden Dämpfer richten sich natürlich je nach dem Typ der Nähmaschine und der Art der dort auftretenden Vibrationen. Bei manchen Maschinen treten stärkere Vibrationen nur in Verbindung mit einer einzigen umlaufenden Welle oder Schwingwelle auf, wie etwa bei der Armwelle in einer Flachtischnähmaschine. In anderen Maschinen treten Vibrationen an weit voneinander liegenden Stellen auf, so daß mehrere Dämpfer angeordnet werden müssen. Wenn Torsionsschwingungen auslösende Kräfte nur bei einer Frequenz wirksam werden, die ausschließlich von der Nähgeschwindigkeit abhängt, dürfte ein Bifilar-Pendeldämpfer nach Fig. 4 und 5 am besten geeignet sein. Treten aber bei einer gegebenen Arbeitsgeschwindigkeit Vibrationen mit einer Mehrzahl von Frequenzen auf, dann könnte ein nichtabstimmbarer Scheibendämpfer gemäß Fig. 6 am besten Abhilfe schaffen. Durch,Verwendung verschiedenartiger Dämpfertypen an ein und derselben Nähmaschine kann speziellen Anforderungen genügt werden. Bei der Maschine gemäß Fig. 1 gelangen drei Dämpfer an verschiedenen Stellen einer Nähmaschine zur Anwendung, und diese Anordnung hat sich bestens bewährt bei mit sehr hohen Drehzahlen arbeitenden Maschinen, also mit 5000 U/min und höher. Je nach Erfordernis können Dämpfer ausgetauscht oder ersetzt werden. Zum Beispiel könnte in Fig. 1 der Scheibendämpfer 140 (Handrad) durch einen Dämpfer nach Fig. 8 ersetzt werden (Friktionsdämpfer). In einer Maschine, bei der praktisch keine Justierungen notwendig werden, kommt vielleicht am besten ein Scheibendämpfer (Fig 6.) zur Anwendung, weil er über einen großen Frequenzbereich hinweg wirksam ist. In jedem Fall kann erreicht werden, daß die so sehr störenden Vibrationen bei Nähmaschinen wirksam unterdrückt werden.

Claims (21)

Patentansprüche: 6S

1. Hochtourige Nähmaschine mit einer oder mehreren umlaufenden oder schwingenden Wellen, die in Ausübung ihrer Funktionen der Einwirkung von periodisch wiederkehrenden und wechselweise entgegengesetzt gerichteten Torsions- bzw. Stoßkräften oder beiden zugleich ausgesetzt sind, wobei die in der Maschine ausgelösten störenden Vibrationen und Resonanzvibrationen durch den Einbau einer oder mehrerer Dämpfungseinrichtungen gedämpft werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung der durch den Nadelstangenantrieb erzeugten Torsionsschwingungen von im wesentlichen konstanter Frequenz ein auf die Eigenfrequenz des zugehörigen Getriebezuges abgestimmter Bifilar-Pendeldämpfer (81, 82, 83) auf der zum Getriebezuge gehörenden Welle angeordnet ist.

2. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bifilar-Pendeldämpfer in die Antriebskurbel (37) für den Nadelstangenantrieb und zugleich als Ausgleichsgewicht eingebaut ist.

3. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bifilar-Pendeldämpfer aus drei um 90° zueinander versetzten Einzelpendeln (81, 82, 83) besteht.

4. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Pendelgewicht (81, 82, 83) an zwei eine in die Kurbel eingesetzte Trägerplatte (80) lose durchgreifenden Wellen (84 bis 89) aufgehängt ist, derart, daß die drei Pendellängen untereinander gleich sind.

5. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendellänge gleich ist dem Abstand zwischen dem Rotationszentrum der Kurbel (37) und dem Schwingungszentrum der Pendelgewichte, dividiert durch das Quadrat der Pendelschwingungen je Wellenumdrehung.

6. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung der durch Stoß erzeugten und sich über einen größeren Frequenzbereich erstreckenden Vibrationen ein Scheibendämpfer (120, 140) angeordnet ist, dessen Trägheitsglied (126, 145) lose um die Wellenachse umlaufend von einem mit der Welle starr verbundenen, geschlossenen und mit zähflüssiger Masse gefüllten Gehäuse (120, 140) umschlossen ist.

7. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das kreisrunde Trägheitsglied (126, 145) zentrisch angeordnete, seitliche Anlaufflächen (127, 128) trägt, die, an den Wandungen des Gehäuses anliegend, axiale Verschiebungen des Trägheitsgliedes verhindern.

8. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung der durch Stoß erzeugten und sich über einen größeren Frequenzbereich erstreckenden Vibrationen zwischen das auf einer Welle (44) lose umlaufende und kraftaufnehmende Glied (51', 51") und die anzutreibende Welle (44) ein Friktionsdämpfer (156, 158, 166, 168) eingefügt ist, der einerseits mit der Welle, andererseits mit dem kraftaufnehmenden Glied (51') fest verbunden ist.

9. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Glied (156, 158; 166, 168) nur mit der Welle starr verbunden ist, während zwischen ihm und dem kraftaufnehmenden Glied (51', 51") nur Reibungsverbindung besteht.

10. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Glied (156, 158; 166, 168) sowohl mit der Welle

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(44) als auch mit dem kraftaufnehmenden Glied (51/, 51") ausschließlich durch Reibung verbunden ist.

11. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1 und 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftaufnehmende Glied (51') auf einer Seite Kontakt mit dem flexiblen Glied (154, 156, 158) und auf der anderen Seite ausschließlich reibenden Kontakt mit einem zusätzlichen Dämpfungsglied (159) hat. ίο

12. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1 und 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Glied (156, 158, 154; 165, 166, 168) mehrere federnde Arme (158; 168) besitzt, die starr mit der Welle (44) verbunden sind.

13. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1 und 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferscheibe (159) ebenfalls starr mit der Welle (44) verbunden ist.

14. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1 und 6 bis 13, gekennzeichnet durch den wahlweisen Ersatz des Binlar-Pendeldämpfers durch eine die Oberarmwelle (27') von der Nähe einer Lagerstelle (28) bis über die Mitte ihrer Länge zur nächsten Lagerstelle (29) hinweg frei umgebende, senkrecht zur Wellenlängsachse geteilte Hülse (180, 183), wobei die Stirnwände (181,184) der beiden Hülsenhälften (180, 183) mit der Welle starr verbunden sind, während die Schnittflächen (182, 185) in reibender Verbindung stehen.

15. Hochtourige Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit einer Schwingwelle, z. B. eines Kräuslers oder eines Fadenvorlegers, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingwelle (191) von einer ungeteilten Hülse (190) frei umgeben ist, die an ihrem einen Ende mit der Schwingwelle (191) starr verbunden ist, während ihr anderes Ende mit der Schwingwelle in reibender Verbindung steht.

16. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Steigerung der Eigenfrequenz eines eine umlaufende Wielle einschließenden Getriebezuges die diesen antreibende Riemenverbindung versteift ist.

17. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versteifung des Riementriebes (214) ein glatter Riemen (215) dient, der auf den Antriebs (zahnriemen (214) so aufgebracht wird, daß er mit Schlupf mit dem letzteren umläuft.

18. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch IJ 16 und 17, gekennzeichnet durch eine zur Kontrolle der Flexibilität des aufgelegten Riei%ens (215) auf diesen einwirkende Leitrolle (216),^

19. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch I und 16, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl zur Versteifung des Riementriebes als zugleich auch zur Dämpfung von Torsionsschwinguagen in der Antriebsverbindung neben dem antreibenden Zahnriemen (222) noch ein zweiter, glatter Riemen (232) über glatte Riemenscheiben $28; 231) mit Schlupf umläuft. :

20. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1, 16 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Dämpfungsriemen (232) eine Leitrolle (234) zusammenwirkt, die die Flexibilität des Riemens kontrolliert bzw. erhält und den Riemen (232) an größeren Abweichungen von seiner Laufbahn hindert.

21. Hochtourige Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Stellen, |247, (248, 249 und 250), an denen sich während des raschen Riemenumlaufes Aus Wölbungen desZjilul·- riemens (244) bilden, Leitrollen (251, 252, 253 und 254) zweckmäßig verstellbar angeordnet stnd, die der Neigung zu Auswölbungen des Riemens (244) entgegenwirken und dadurch den Riementrieb selbst versteifen. ;

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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