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Gegenstand
der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Betätigen mehrerer Funktionen einer
Nähmaschine
gemäss
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Zur
Erhöhung
des Nähkomforts
sind in modernen Näh-
und Stickmaschinen eine Vielzahl von bisher von Hand durchgeführten Funktionen
teil- oder vollautomatisiert. Einzelne Funktionen lassen sich durch
Betätigen
eines Hebels oder mittels Knopfdruck auslösen. Andere Funktionen müssen zeitlich
exakt aufeinander abgestimmt erfolgen, um Kollisionen von Maschinenteilen
und dergleichen zu vermeiden. Einerseits sind dafür entsprechende Überwachungs-,
Sicherheits- und Steuerungsmittel notwendig und andererseits die
entsprechenden mechanischen Antriebe für die Durchführung der
einzelnen Funktionen. Es können
Einzelantriebe eingesetzt werden, die jeweils die zugeordnete Funktion übernehmen.
Dies führt
zu höheren
Herstellungskosten und einem entsprechend grossen Steuerungs- und
Raumbedarf innerhalb des Maschinengehäuses.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung,
die es ermöglicht, mit
einem einzigen Antriebsorgan mehrere Funktionen gleichzeitig und/oder
zeitlich exakt abgestimmt durchzuführen und/oder zwischendurch
auch zu unterbrechen.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen umschrieben.
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Mit
einer Kurvenscheibe, auf der nicht nur peripher, sondern auch stirnseitig
Kurvenbahnen ausgebildet sind, welche sowohl radial und axial wirken,
lassen sich Antriebsfunktionen überlagern und/oder
temporär über einen
bestimmten Drehbereich ein- und/oder wieder ausschalten oder unterbrechen.
Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ermöglicht es,
mit einer einzigen Kurven- oder
Steuerscheibe Funktionen auszulösen,
welche über
mehr als 360° Drehung
der die Steuerscheibe tragenden Welle verlaufen. Alle Funktionen
können folglich
auf diese Weise auf ein- und derselben und von einem einzigen Antrieb angetriebenen
Welle durchgeführt
werden. Die einzelnen Funktionen werden zwangsläufig in exaktem zeitlichem
Ablauf durchgeführt,
so dass Fehlmanipulationen, die zur Beschädigung der Nähmaschine
führen
können, ausgeschlossen
sind.
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Anhand
eines illustrierten Ausführungsbeispiels
für drei
Funktionen wird die Erfindung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Haushaltnähmaschine mit einem teilweise
im Bereich des Greifers aufgeschnittenen Unterarm,
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2 ein
Weg-/Zeitdiagramm dreier Nähfunktionen,
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3 eine
Seitenansicht einer Steuerscheibe,
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4 einen
Querschnitt durch die Steuerscheibe längs Linie IV-IV in 3,
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5 einen
Querschnitt durch die Steuerscheibe längs Linie V-V in 3,
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6 eine
axiale Ansicht der Steuerscheibe aus Richtung des Pfeils VI in 3,
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7 eine
perspektivische Darstellung der Antriebsorgane für einen Fadenschneider,
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8 eine
perspektivische Darstellung der Antriebs- und Betätigungsorgane für die Absenkbewegung
des Transporteurs,
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9 eine
perspektivische Darstellung der Antriebsorgane für die Verriegelung des Greifers und
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10 eine
perspektivische Ansicht der Absenkvorrichtung für den Transporteur.
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In
der schematischen Darstellung gemäss 1 einer
Haushaltnähmaschine 1 werden
nur die für
das Verständnis
der Erfindung notwendigen Elemente dargestellt und kurz beschrieben.
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Im
Maschinengehäuse 3 ist
ein Antriebsmotor M angeordnet, der über eine Hauptwelle 5 im
Unterarm 7 den Greifer 9 und den Transporteur 11 antreibt. Über einen Übertrieb 13 erfolgt
der Antrieb der Nadelstange 15. Als weiteres, eine Mehrzahl
von Funktionen ausführendes
Element ist im Unterarm eine Steuerscheibe 17 eingesetzt.
Der Aufbau und die Funktionen der Steuerscheibe 17 werden
nachfolgend näher
erläutert.
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Die
Steuerscheibe 17 gemäss 3 umfasst
eine zentrale Drehlagerung z.B. in Gestalt einer Büchse 19 und
einen peripher angeordneten Zahnkranz 21 für den Antrieb
der Steuerscheibe 17. Alternativ kann der Antrieb der Steuerscheibe 17 auch durch
einen Antrieb erfolgen, welcher mit einer mit der Steuerscheibe 17 fest
verbundenen Welle in formschlüssiger
Verbindung steht oder mit einem Scheibenmotor, dessen Rotor durch
die Steuerscheibe 17 und dessen Stator durch eine feststehende Welle
gebildet wird. Beide Alternativausführungen sind nicht dargestellt.
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Auf
der ersten Stirnfläche 23 der
Steuerscheibe 17 (vgl. auch 4) ist eine
teils kreisförmig und
teils spiralförmig
verlaufende Führungsnut 25 ausgebildet,
die sich über
einen Winkel von mehr als 360° erstreckt.
Im vorliegenden Beispiel über
einen Winkel von ca. 540°.
Die Führungsnut 25 verläuft über die
ersten 270° mit
konstantem Radius, also kreisförmig;
der anschliessende Winkelbereich von ca. 270° ist spiralförmig verlaufend ausgebildet,
d.h. der Radius vermindert sich im wesentlichen kontinuierlich.
Ein in die Führungsnut 25 eingreifender
Steuerbolzen 27 verharrt folglich im ersten Führungsabschnitt
mit konstantem Radius in seiner Ausgangsstellung X0 und
er bewegt sich nicht. Erst bei einer weiteren Drehung im Gegenuhrzeigersinn
wird der Steuerbolzen aus der Grundstellung X0 in
die Zwischenstellung X1 und weiter in die
Endstellung X2 geführt. In Abhängigkeit von der Änderung
des Radius der Nut 25 pro Winkeleinheit kann der Verlauf
der Bewegung des mit dem Steuerbolzen 27 verbundenen Maschinenelements
bestimmt werden. Der Steuerbolzen 27 ist mit einer in der 4 nicht
dargestellten, jedoch in 7 sichtbaren Schieberstange 35 verbunden.
Eine geeignete Horizontalführung 29 für die Schieberstange 35 ist
auch in der 7 ersichtlich. Die Horizontalführung 29 wird
nicht vom Steuerbolzen 27, sondern von einem Führungsbolzen 31 übernommen.
Dazu ist eine horizontale Führungsnut 29 an
einem Träger 33 eingelassen,
welcher Träger 33 auch
den Greifer 9 trägt.
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Der
Steuerbolzen 27 und der Führungsbolzen 31 sind
mit der Schieberstange 35 verbunden, welche an ihrem vorderen
Ende 36 an einem schwenkbar auf dem Träger 33 angeordneten
Zahnsegment 37 angelenkt ist. Das Zahnsegment 37 steht in
kämmendem
Eingriff mit dem hinteren, gezahnten Ende 40 einer Fadenschneidvorrichtung 39.
Die Schneidkante 41 am vorderen Ende 42 der Fadenschneidvorrichtung 39 liegt
seitlich der Fadenaustrittsöffnung 44 des
Greifers 9.
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Mit
der Fadenschneidvorrichtung 39 kann der Unterfaden in geeignetem
Abstand von der Fadenaustrittsöffnung 44 durchgetrennt
werden. Das aus dem Greifer 9 herausragende abgeschnittene Fadenende
weist dabei noch eine Länge
auf, welche genügt,
um das Annähen
eines neuen Nähguts
sicherzustellen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Fadenschneidevorrichtung 39 kann
auch der Oberfaden durchgetrennt werden. Die Funktionsweise der
Fadenschneidevorrichtung 39 ist nicht Gegenstand der vorliegenden
Erfindung und wird deshalb nicht näher beschrieben. Der Fadenschneidevorgang
wird später im
Einzelnen und zusammen mit der beiden anderen Funktionen der Steuerscheibe 17 beschrieben
Der Greifer 9 ist im dargestellten Beispiel auf einer Drehachse
G dreh- und antreibbar auf dem Träger 33 gelagert. Der
Antrieb des Greifers 9 ist nicht sichtbar, weil er in der 7 durch
den Träger 33 verdeckt
ist. Der Greifer 9 ist in dieser Ausgestaltung der Erfindung
um eine senkrecht zur Drehachse G des Greifers 9 liegende
Schwenkachse S schwenkbar, um den Unterfaden-Spulenwechsel für die Bedienungsperson
optimal zu gestalten. Für
den Unterfaden-Spulenwechsel schwenkt der Greifer 9 aus
der in 7 dargestellten Arbeitsstellung in eine um ca. 180° verschwenkte
Fadenspulen-Entnahmestellung. Mit anderen Worten, die in 7 sichtbare
Stirnseite des Fadengreifers 43 befindet sich nach der Schwenkbewegung
auf der hinteren Seite des Trägers 33 und
ist für
die Näherin
von der Vorderseite der Nähmaschine 1 frei
zugänglich.
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In
der 5 ist eine nierenförmige peripher auf der Steuerscheibe 17 ausgebildete
Steuerkurve 45 ersichtlich. Ein als schwarzer Punkt in
der Schnittfigur dargestellter Taster 47 wird aufgrund
der Kurvenform bei einer Drehung der Steuerscheibe 17 aus einer
Anfangsposition Y0 in eine Endposition Y1 und zurück
in die Anfangsposition Y0 verfahren. Dabei
erfolgt im dargestellten Beispiel die gesamte horizontale Verschiebung
bereits durch eine Winkeldrehung von ca. 75° in positiver oder negativer
Drehrichtung.
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Der
an der Steuerkurve 45 angreifende Taster 47 ist
am hinteren Ende 48 einer auf dem Träger 33 horizontal verschiebbar
gelagerten Hubstange 49 angeordnet (vgl. 8).
Die Hubstange 49 wird beispielsweise an zwei Schraubenbolzen 51, 53,
welche die Hubstange 49 in zwei Langlöchern 55, 57 durchdringen,
längsgeführt. Eine
an der Hubstange 49 eingehängte Zugfeder 60 dient
dazu, den Taster 47 stets satt an die Steuerkurve 45 anzupressen.
Das vordere Ende 50 der Hubstange 49 greift an
einem nicht näher
beschriebenen, da aus dem Stand der Technik bekannten Transporteur-Absenkelement 59 an. Durch
eine Drehung der Steuerscheibe 17 um ca. 75° wird der
Transporteur 11 aus der Arbeitsstellung in eine Ruhestellung überführt, in
welcher seine Zähne die
Oberfläche
der Stichplatte am Unterarm 7 nicht überragen können.
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Zur
Veranschaulichung wird in 10 in
perspektivischer Darstellung eine herkömmliche Vorrichtung zum Absenken
des Transporteurs 11 gezeigt. Es werden die gleichen Bezugszeichen
verwendet wie bei der erfindungsgemässen Vorrichtung. Die Hubstange 49 wird
an ihrem einen Ende, wo erfindungsgemäss der Taster 47 angeordnet
ist, durch einen Drehknopf 83 an dessen hinteren Ende (unsichtbar)
entweder ein Hebel- oder Zahnradantrieb angebracht ist, in Richtung
des Pfeils q bewegt. Diese Bewegung bewirkt, dass am gegenüberliegenden
Ende der Hubstange 49 durch eine daran angeformte Gabel 85 eine
Kurvenscheibe 87 axial verschoben und dadurch aus dem Bereich
eines Tasters 89, welcher an der Kurvenscheibe aufliegt,
herausgeführt
wird. Dadurch kann durch eine Schwenkung um eine Drehachse X der
Transporteur im Uhrzeigersinn schwenken und gelangt daher unter
die Stichplatte am Unterarm 7 der Nähmaschine.
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In 8 ist
weiter ersichtlich, wie unterhalb des Zahnkranzes 21 ein
Antriebsritzel 61, welches auf einem Antriebsmotor 63 (siehe 7)
sitzt, kämmt.
Mit dem Antriebsmotor 63, z.B. einem Schrittmotor, ist über den
Zahnkranz 21 die Steuerscheibe 17, gesteuert von
der Nähmaschinensteuerung,
in positiver oder negativer Drehrichtung in Drehung versetzbar.
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Auf
der Steuerscheibe 17 sitzt auf der in den 8 und 9 sichtbaren
zweiten Stirnfläche 65 eine
weitere, dreidimensionale Steuerbahn 67. Letztere dient
dazu, eine Steuerstange 69 in einem vorgebbaren zeitlichen
Verlauf in Längsrichtung
h zu bewegen und – in
bestimmten Drehwinkelabschnitten der Steuerbahn 67 – auch in
axialer Richtung bezüglich
der Steuerkurve zu verfahren (vgl. Pfeile a). Die Steuerstange 69 liegt
mit ihrem vorderen Ende, das als Tastkopf 72 ausgebildet
ist, an der peripheren Steuerbahn 67 an. Die Steuerstange 69 wird
mit einer nicht dargestellten, am Haken 71 eingehängten Zugfeder
an der peripheren Steuerfläche 73 angepresst
gehalten (vgl. 6 und 9). Eine
zweite, ebenfalls nicht dargestellte und an einem zweiten Haken 74 angreifende
Feder zieht die Steuerstange 69 an die Stirnfläche der
Steuerscheibe 17 bzw. an eine stirnseitige axial wirkende
Steuerbahn 75 heran. Die radial verlaufende Steuerbahn 67 bewirkt
folglich eine Bewegung der Steuerstange 69 in Richtung
h und die stirnseitige Steuerbahn 75 führt die Steuerstange 69 ab
einem bestimmten Drehwinkel aus der radialen Steuerbahn 67 weg,
so dass trotz weiterer Drehung der Steuerscheibe 17 keine
Bewegung in Richtung h mehr erfolgen kann. Das hintere Ende 70 der
Steuerstange 69 steht in Anlage mit einem Verriegelungshebel 77.
Der Verriegelungshebel 77 stellt sicher, dass der Greifer 9 in
seiner Arbeitsstellung unter der Nadel exakt positioniert und verriegelt
ist. In der Spulenwechselstellung wird der Greifer 9 vom Verriegelungsmechanismus
festgehalten.
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In
der grafischen Darstellung in 2 sind die
durch eine Drehung der Steuerscheibe 17 ausgelösten Fahrwege
der drei einzelnen Elemente in Abhängigkeit vom Drehwinkel der
Steuerscheibe 17 dargestellt.
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In
der Grafik zeigt die dicke, ausgezogene Kurve 135 den Bewegungsverlauf
der Schieberstange 35, mit welcher die Schneidvorrichtung
für den Unterfaden
betätigt
wird. Die in gebrochener Linie dargestellte Kurve 149 zeigt
den Verlauf der Hubstange 49 für die Transporteurabsenkung
und die in einer feinen Linie dargestellte Kurve 169 zeigt
den Verfahrweg der Steuerstange 69 für die Verriegelung der Schwenkbewegung
eines Trägers,
an dem der Greifer 9 gelagert ist.
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Anhand
dieses Weg-/Zeitdiagramms gemäss 2 wird
die Funktionsweise der Steuerscheibe 17 nachfolgend erklärt.
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Beabsichtigt
die Bedienungsperson ohne Transporteur 11 für den Nähgutvorschub
zu arbeiten, z.B. beim Quilten oder Stopfen, so kann durch eine Drehung
der Steuerscheibe 17 um einen positiven Drehwinkel von
70° der
Transporteur 11 abgesenkt werden. Dabei werden die beiden
anderen Funktionen, nämlich
das Fadenschneiden und die Entriegelung des Greifers 9 nicht
aktiviert, weil während
der Drehbewegung der Steuerscheibe 17 um ca. 70° der Steuerbolzen 27 für die Fadenschneidevorrichtung 39 und
der Tastkopf 72 für
die Greiferverriegelung in diesem Drehbereich (70°) von der
Steuerscheibe 17 nicht bewegt werden. Es wird nur der Taster 47 von der
nierenförmig
ausgebildeten Steuerkurve 45 seitlich aus der Stellung
y0 in die Stellung y1 verfahren und
bewirkt über
die Hubstange 49 das Absenken des Transporteurs 11.
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Soll
am Ende eines Nähvorgangs
der Unterfaden und je nach Ausbildung der Fadenschneidevorrichtung 39 auch
der Oberfaden durchgetrennt werden, so wird die Steuerscheibe 17 in
negativer Drehrichtung, d.h. im Gegenuhrzeigersinn, um beispielsweise
250° gedreht.
Dabei betätigt
die Schieberstange 35 vom Steuerbolzen 27 angetrieben über das
Zahnsegment 37 die Schneidvorrichtung 39. Gleichzeitig,
d.h. synchron dazu, wird zu Beginn der Drehbewegung der Transporteur 11 abgesenkt,
weil der Taster 47 von der nierenförmigen Steuerbahn 45 auch
in negativer Drehrichtung aus der Arbeitsstellung in eine Ruhestellung
geschoben wird. Das Absenken des Transporteurs 11 ist deshalb
auch beim Fadenschneiden vorteilhaft, weil dadurch das Wegführen des
Nähguts
zwischen dem Nähfuss
und der Stichplatte nicht durch die Zähne des Transporteurs 11 behindert
wird. Zudem können
sich die Fäden nicht
am Transporteur 11 verfangen.
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Wird
vor oder während
des Nähens
ein Wechsel der Unterfadenspule nötig, weil der Vorrat an Unterfaden
aufgebraucht ist oder ein anderer Faden benötigt wird, so folgt eine Drehung
der Steuerscheibe 17 in positiver Drehrichtung. Während der beispielsweise
ersten 70 Drehwinkelgrade senkt sich wiederum der Transporteur 11 ab,
weil der Taster 47 von der Steuerkurve 45 betätigt wird.
Die Fadenschneidvorrichtung 39 wird bei dieser Drehbewegung nicht
aktiviert, weil der Steuerbolzen 27 im Führungsnutabschnitt 25 liegt,
welcher einen konstanten Radius aufweist. Nach Überschreiten eines Drehwinkels von
beispielsweise 70° gelangt
auch der Taster 47 für die
Transporteurabsenkung auf den Bereich der Steuerkurve 45 mit
konstantem Radius. D.h. eine weitere Bewegung erfolgt nicht mehr.
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Hingegen
gelangt die Steuerstange 69 bzw. der am vorderen Ende angeordnete
Tastkopf 72 stirnseitig in Anlage mit einer radial wirkenden,
spiralförmig
verlaufenden Rampe 79 und wird in Längsrichtung verschoben. Die
Längsverschiebung
nach links bewirkt das Lösen
einer Klinke 81, welche den Greifer 9 in der Arbeitsstellung
sicher arretiert. Um diese Funktion beim Rückwärtsdrehen, z.B. beim Fadenschneiden,
wenn die Steuerscheibe 17 die gleiche Lage einnimmt, zu
unterdrücken,
wird die Steuerstange 69 von der stirnseitigen Steuerbahn 75 in
axialer Richtung bezüglich
der Steuerscheibe 17 ausgelenkt, ohne dass dabei die Lage
in Längsrichtung
beeinflusst wird. Dadurch kann die Greiferverriegelung nur bei einer
Drehung der Steuerscheibe 17 in positiver Drehrichtung
gelöst
werden.
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- 1
- Nähmaschine
- 3
- Maschinengehäuse
- 5
- Hauptwelle
- 7
- Unterarm
- 9
- Greifer
- 11
- Transporteur
- 13
- Übertrieb
- 15
- Nadelstange
- 17
- Steuerscheibe
- 19
- Büchse
- 21
- Zahnkranz
- 23
- 1.
Stirnfläche
- 25
- Führungsnut
- 27
- Steuerbolzen
- 29
- Horizontalführung
- 31
- Führungsbolzen
- 33
- Träger
- 35
- Schieberstange
- 36
- vorderes
Ende v. 35
- 37
- Zahnsegment
- 39
- Schneidvorrichtung
- 40
- hinteres
Ende v. 39
- 41
- Schneidkante
- 42
- vorderes
Ende v. 39
- 43
- Fadengreifer
- 44
- Fadenaustrittsöffnung an
-
-
43
- 45
- Steuerkurve
- 47
- Taster
- 48
- hinteres
Ende v. 49
- 49
- Hubstange
- 50
- vorderes
Ende v. 49
- 51
- Schraubenbolzen
- 53
- Schraubenbolzen
- 55
- Langlöcher
- 57
- Langlöcher
- 59
- Absenkelement
- 60
- Zugfeder
- 61
- Antriebsritzel
- 63
- Antriebsmotor
- 65
- 2.
Stirnfläche
- 67
- radiale
Steuerbahn
- 69
- Steuerstange
- 70
- hinteres
Ende v. 69
- 71
- 1.
Haken
- 72
- Tastkopf
- 73
- Steuerfläche
- 74
- 2.
Haken
- 75
- stirnseitige
Steuerbahn
- 77
- Verriegelungshebel
- 79
- Rampe
- 81
- Klinke
- 83
- Drehknopf
- 85
- Gabel
- 87
- Kurvenscheibe
- 89
- Taster
- 135
- Kurve
- 149
- Kurve
- 169
- Kurve