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Die
Erfindung betrifft eine Nähmaschine nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine
Spuleinrichtung für
eine derartige Nähmaschine.
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Eine
Nähmaschine
der eingangs genannten Art ist durch offenkundige Vorbenutzung bekannt.
Die Spuleinrichtung muss beim Abschluss des Spulvorgangs in einer
definierten Umfangsstellung um die Spulachse stehen bleiben, damit
für einen
darauf folgenden Spulvorgang eine Anfangsposition zum Festhalten
des aufzuspulenden Fadens reproduzierbar vorliegt. Das Abbremsen
der bekannten Spuleinrichtung zur Erzwingung einer entsprechend
definierten Umfangsposition nach Abschluss des Spulvorgangs führt zu einer
hohen Belastung der Komponenten der Spuleinrichtung.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nähmaschine
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Standzeit
der Spuleinrichtung erhöht
ist.
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Erfindungsgemäß wurde
erkannt, dass die Komponentenbelastung der Spuleinrichtung beim Abbremsen
zum Abschluss des Spulvorgangs verringert wird, wenn das Einrücken des
Einrückkörpers über ein
Dämpfungselement
erfolgt. Hierdurch wird ein vergrößerter Bremsweg beim Anhalten
der Rotation der Spuleinrichtung erreicht. Dieser Bremsweg führt zu einer
erheblichen Verminderung der Kräftebelastung
der beteiligten Komponenten beim Abbremsen der Spuleinrichtung.
Die Standzeit der Spuleinrichtung ist deutlich erhöht.
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Varianten
des Dämpfungselements
nach den Ansprüchen
2 und 3 führen
zu einer geringen Veränderung
der Geometrie der bekannten Spuleinrichtung. Auch vorhandene Spuleinrichtungen
können
mit vergleichsweise geringem Aufwand mit dem Dämpfungselement nachgerüstet werden.
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Materialien
nach Anspruch 4 haben sich zum Einsatz für das Dämpfungselement bewehrt.
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Ein
federndes Element nach den Ansprüchen
5 und 6 ermöglicht
eine besonders lange Standzeit der Spuleinrichtung.
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Ein
federndes Element nach Anspruch 7 kann insbesondere aus Polyurethan
gefertigt sein.
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Ein
Dämpfungselement
nach Anspruch 8 erlaubt eine Optimierung des Materials des Dämpfungselements
hinsichtlich seiner Dämpfungseigenschaften.
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Eine
Gestaltung der Spuleinrichtung nach Anspruch 9 führt zu einem unverlierbaren
Dämpfungselement.
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Eine
Spuleinrichtung nach Anspruch 10 ermöglicht ein automatisches Abbremsen
der Spuleinrichtung beim Abschluss des Spulvorgangs. Die aufgewickelte
Spule selbst löst,
sobald sie einen vorgegebenen Durchmesser erreicht hat, den Abbremsvorgang
der Spuleinrichtung aus.
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Bei
einer Ausgestaltung der Spuleinrichtung nach Anspruch 11 ist keine
Relativjustage des Einrückkörpers zum
Umstellkörper
mehr erforderlich.
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Die
Vorteile einer Spuleinrichtung nach Anspruch 12 entsprechen denen,
die vorstehend unter Bezugnahme auf die Nähmaschine bereits erläutert wurden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In
dieser zeigen:
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1 schematisch
eine Vorderansicht einer Nähmaschine
mit einer Spuleinrichtung zum Aufwickeln einer Spule von einer Garnrolle;
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2 perspektivisch
und vergrößert die Spuleinrichtung
der Nähmaschine
nach 1;
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3 eine
Detailansicht von Komponenten der Spuleinrichtung inklusive eines
Einrückkörpers zum
Stoppen einer Drehbewegung eines Spulenrades der Spuleinrichtung
aus Blickrichtung III in 2;
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4 eine
Aufsicht auf die Spuleinrichtung vor Beginn eines Spulvorgangs und
nach dem Einklemmen eines aufzuspulenden Fadens unter einem Abreißmesser;
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5 in
einer zu 4 ähnlichen Darstellung die Spuleinrichtung
unmittelbar nach Beginn des Spulvorgangs;
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6 eine
Aufsicht auf einen Ausschnitt der Nähmaschine nach 1 aus
Blickrichtung VI in der 1;
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7 einen
Schnitt gemäß Linie
VII-VII in 6, der Details zum Antrieb der
Spuleinrichtung zeigt;
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8 bis 12 zu 7 ähnliche
Ansichten weiterer Momentanstellungen des Antriebs der Spuleinrichtung
während
des Spulvorgangs;
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13 in
einer zu 2 ähnlichen Darstellung eine weitere
Ausführung
einer Spuleinrichtung; und
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14 eine
Ausschnittsvergrößerung eines Hakens
eines Einrückkörpers der
Spuleinrichtung, eingerückt
in ein Spulenrad, in einer zu 7 ähnlichen
Darstellung zur Erläuterung
weiterer Ausführungsvarianten
der Spuleinrichtung.
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Eine
Nähmaschine 1 hat
ein Gehäuse 2 mit einem
Arm 3 und einem Ständer 4. Über eine
im Arm 3 verlaufende Armwelle wird eine Nadelstange 5 mit einer
Nähnadel 6 auf-
und abgehend angetrieben. Ein Nähfaden
wird über
eine Fadenführungseinrichtung 7 mit
vorgegebener Fadenspannung zugeführt.
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Die
Nähmaschine 1 hat
eine Spuleinrichtung 8 zum Aufwickeln einer Fadenspule
von einer Garnrolle 9. Ein aufzuspulender Faden 10 wird
dabei über einen
Ausleger 11 und Fadenführungskomponenten der
Fadenführungseinrichtung 7 der
Spuleinrichtung 8 zugeführt.
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2 und 3 zeigen
Details der Spuleinrichtung 8. Ein Reibrad 12 der
Spuleinrichtung 8 ist zum Drehantrieb der Spuleinrichtung 8 von
der Armwelle der Nähmaschine 1 antreibbar,
wie noch erläutert
wird. Das Reibrad 12 ist durch einen O-Ring gebildet, der
auf ein Spulenrad 13 aufgezogen ist. Das Spulenrad 13 ist
aus Kunststoff, beispielsweise aus Polyurethan, und ist als Spritzgussteil
ausgeführt.
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Ein
Einrückkörper 14,
an dessen freien Ende ein Haken 15 ausgebildet ist, ist
in der in 2 dargestellten Momentanposition
der Spuleinrichtung 8 eingerückt in eine Aufnahme 16 des
Spulenrades 13, das also einen Aufnahmekörper für den Einrückkörper 14 darstellt.
In der in der 2 gezeigten Einrückstellung
des Einrückkörpers 14 in
der Aufnahme 16 ist die Drehbewegung des Spulenrades 13 mit dem
Reibrad 12 und damit eine Spulbewegung der Spuleinrichtung 8 gestoppt.
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Der
Einrückkörper 14 liegt
in der Einrückstellung über ein
Dämpfungselement 17 elastisch
gedämpft
am Aufnahmekörper 13 an.
Das Dämpfungselement 17 ist
aus einem Elastomer gefertigt und ist über einen Rastfuß 18 in
eine hierzu komplementäre Rastaufnahme
des Spulenrades 13 eingerastet und hierdurch formschlüssig mit
diesem verbunden. Das Dämpfungselement 17 schafft
beim Abbremsen des Spulenrades 13 über den eingerückten Haken 15 einen
Verzögerungsweg,
der über
eine Komprimierung des Dämpfungselementes 17 beim
Bremsen des Spulenrades 13 gebildet wird. Dieser Verzögerungsweg
führt zu
einer Reduktion des Bremsbeschleunigung der Spuleinrichtung 8 beim
Abbremsen und damit zu einer reduzierten Kräftebelastung beim Beenden des
Spulvorgangs.
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Der
Einrückkörper 14 ist
starr mit einem Umstellkörper 19 verbunden,
der einen Schaltnocken mit einer Schaltkante 20 aufweist.
Starr mit dem Einrückkörper 14 und
dem Umstellkörper 19 verbunden
ist ein Auslösehebel 21 mit
einer Spulen-Mitnehmerfläche 22,
die beim Spulvorgang an einer Mantelwand der gewickelten Fadenspule
anliegt. Der Einrückkörper 14,
der Umstellkörper 19 und
der Auslösehebel 21 sind
um eine gemeinsame Schwenkachse 23 verschwenkbar, die parallel
zu einer von einer Spulerwelle 24 vorgegebenen Spulachse 25 der
Spuleinrichtung 8 liegt.
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An
einer äußeren Umfangswand
des Schaltnockens 19 liegt ein freier Schenkel einer Blattfeder 26 an.
Ein gegenüberliegendes
Ende der Blattfeder 26 ist über eine Rückzugsfeder 27 an
einem gehäusefesten
Tragkörper 28 der
Spuleinrichtung 8 festgelegt.
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Eine
sich in Umfangsrichtung um die Spulerwelle 24 herum erstreckende
Spulenaufnahme 29 liegt drehbar in dem Tragkörper 28.
In einer Umfangsposition der Spulenaufnahme 29 ist ein
Abreißmesser 30 zum
Einklemmen des aufzuspulenden Fadens 10 angeordnet. Auf
die Spulerwelle 24 ist beim Spulen ein Spulengehäuse 31 aufgesetzt.
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4 und 5 verdeutlichen
den Beginn des Spulvorgangs. 4 zeigt
die Drehposition der Spulenaufnahme 29 bei ausgeschalteter
Spuleinrichtung 8, also vor dem Beginn des Spulvorgangs.
Der auf die Spulerwelle 24 aufzuspulende Faden 10 ist mit
dem Abreißmesser 30 bereits
abgelängt
und gegen die Spulenaufnahme 29 geklemmt, so dass der Faden 10 beim
Beginn des Aufspulens festgehalten ist. 5 zeigt
den Beginn des Spulvorgangs, bei dem die Spulenaufnahme 29 etwa
ein Fünftel
einer vollem Umdrehung um Uhrzeigersinn durchgeführt hat.
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6 zeigt
Details zum Antrieb der Spuleinrichtung 8. Das Reibrad 12 wirkt
hierzu mit einer Stirnwand 32 eines Zahnriemenrades 33 zusammen, welches
Teil eines Riementriebs der Nähmaschine 1 ist.
Das Zahnriemenrad 33 ist drehfest mit der Armwelle 34 der
Nähmaschine 1 verbunden.
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7 bis 12 zeigen
in einer Momentanpositions-Sequenz den Antrieb der Spuleinrichtung 8 während des
Spulvorgangs.
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7 zeigt
die ausgeschaltete Spuleinrichtung 8 vor Beginn des Spulvorgangs,
also in der Stellung, die auch in der 4 gezeigt
ist. Der Haken 15 des Einrückkörpers 14 liegt über das
Dämpfungselement 17 in
der Aufnahme 16 des Spulenrades 13. In der Stellung
nach 7 kann die Spuleinrichtung 8 nicht um
die Spulachse 25 gedreht werden, da dies durch den eingerückten Haken 15 verhindert
ist. Der 7 ist auch die Lagerung der
Blattfeder 26 an einem mit der Spulerwelle 24 verbundenen
Lagerkörper 35 zu
entnehmen. Der Lagerkörper 35 ist
wiederum mit dem Spulenrad 13 verbunden. In der ausgeschalteten
Stellung nach den 4 und 7 zieht die
Rückzugsfeder 27 das
Spulenrad 13 und damit das Reibrad 12 von der
Stirnwand 32 des Zahnriemenrads 33 weg, so dass
das Reibrad 12 vom Zahnriemenrad 33 beabstandet
und somit nicht in reibschlüssiger
Verbindung mit diesem ist. Die Spuleinrichtung 8 ist daher
nicht angetrieben.
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8 zeigt
eine eingeschaltete Stellung der Spuleinrichtung 8. Eingeschaltet
wird die Spuleinrichtung 8 durch Verschwenken des Auslösehebels 21 um
die Schwenkachse 23 derart, dass der Haken 15 des
Einrückkörpers 14 aus
der Aufnahme 16 ausrückt,
so dass das Spulenrad 13 vom Einrückkörper 14 freikommt.
Durch diese Schwenkbewegung wird die Blattfeder 26 durch
den Schaltnocken des Umstellkörpers 19 in
der 8 nach rechts oben verlagert, so dass die Blattfeder 26 über den
Lagerkörper 35 das
Spulenrad 13 in der 8 entgegen
der Vorspannung der Rückzugsfeder 27 nach
rechts verlagert, bis das Reibrad 12 an der Stirnwand 32 des Zahnriemenrads 33 zu
liegen kommt, bis also die Spuleinrichtung 8 zum Spulen
um die Spulachse 25 über
die Armwelle 34 antreibbar ist.
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Nun
wird der Faden 10 im Spulengehäuse 31 aufgespult.
Hierbei steht die Spulen-Mitnehmerfläche 22 des Auslösehebels 21 mit
der durch den Faden 10 gebildeten äußeren Mantelwand der Spule
in Kontakt. Der Auslösehebel 21 wird
durch die im Umfang wachsende aufgewickelte Spule also in der Sequenz der 8 bis 9 immer
weiter im Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 23 verschwenkt.
Gleichzeitig verschwenken aufgrund der starren Verbindung auch der
Umstellkörper 19 und
der Einrückkörper 14,
wie in den 8 ff. dargestellt.
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9 zeigt
eine Momentanposition, bei der die Fadenspule ihre Sollstärke praktisch
erreicht hat. Das freie Ende der Blattfeder 26 liegt dabei
am Schaltnocken des Umstellkörpers 19 praktisch
auf der Schaltkante 20 auf.
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10 zeigt
eine weitere Momentanposition während
des Ausschaltvorgangs der Spuleinrichtung 8. Das freie
Ende der Blattfeder 26 ist über die Schaltkante 20 des
Umstellkörpers 19 hinweg
verlagert. Die Blattfeder 26 kann sich hierdurch entspannen,
so dass die Zugkraft der Rückzugsfeder 27 in Relation
zu dieser entgegengerichteten Spannkraft der Blattfeder 26 stärker zu
werden beginnt. Die Blattfeder 26 drückt mit ihrem freien Ende gegen
den Umstellkörper 19,
so dass die Schwenkbewegung des Umstellkörpers 19 und damit
auch des Einrückkörpers 14 in
den 7 bis 12 im Uhrzeigersinn weitergeht.
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11 zeigt
eine Momentanposition der Spuleinrichtung 8 kurz bevor
der Haken 15 in die Aufnahme 16 des Spulenrads 13 einrückt. Der
Haken 15 wird dabei von einer spiralförmigen Führungswand 36 des
Spulenrades 13 geführt.
Dies stellt sicher, dass das Reibrad 12 bis kurz vor dem
Abschluss des Spulvorgangs noch in kraftschlüssiger Verbindung mit dem Zahnriemenrad 33 steht.
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12 zeigt
das Ende des Ausschaltvorganges, also die Stellung der Spuleinrichtung 8,
die, was deren Antrieb angeht, der Stellung nach 7 entspricht.
Der einzige Unterschied ist, dass in der Momentanposition nach 12 auf
der Spuleinrichtung 8 eine fertig gewickelte Spule im Spulengehäuse 31 vorliegt.
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Das
Dämpfungselement 17 führt beim Übergang
zwischen den Momentanpositionen nach den 11 und 12 zu
einer Vergrößerung des Bremsweges
des Spulenrades 13 beim Bremsen durch den eingerückten Haken 15.
Dies führt
zu einer entsprechend dem Bremsweg, den das Dämpfungselement 17 bereitstellt,
verringerten Bremsbeschleunigung des Spulenrades 13 und
somit zu einer entsprechend verringerten Kräftebelastung auf die Komponenten
der Spuleinrichtung 8.
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13 zeigt
eine weitere Variante einer Spuleinrichtung 8. Komponenten,
die denjenigen entsprechen, die vorstehend unter Bezugnahme auf
die 1 bis 12 erläutert wurden, tragen die gleichen
Bezugsziffern und werden nicht nochmals im Einzelnen diskutiert.
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Bei
der Ausführung
nach 13 sind der Einrückkörper 14 und der Umstellkörper 19 nicht,
wie dies bei der Ausführung
nach den 1 bis 12 der
Fall ist, innerhalb eines Bauteils integriert, also einstückig miteinander
verbunden, sondern stellen zwei separat auf einer Schwenkwelle 37 montierte Bauteile
dar. Der Einrückkörper 14 kann
in diesem Fall relativ zum Umstellkörper 19 in Umfangsrichtung um
die Schwenkachse 23 verstellt werden. Im Unterschied hierzu
werden bei der Ausführung
der Spuleinrichtung 8 nach den 1 bis 12 der
Einrückkörper 14 und
der Umstellkörper 19 als
Abschnitte ein und desselben Bauteils gemeinsam in Umfangsrichtung
um die Schwenkachse 23 eingestellt.
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14 zeigt
in einer zu 7 ähnlichen Darstellung eine Ausschnittsvergrößerung des
in die Aufnahme 16 des Spulenrades 13 eingerückten Hakens 15 einer
Variante des Einrückkörpers 14.
Gestrichelt angedeutet ist in der 14 eine
Begrenzung einer Dämpfungsschicht 38,
die auf dem Spulenrad 13, also auf dem Aufnahmekörper, im
Bereich der Aufnahme 16 aufgebracht ist. Die Dämpfungsschicht 38 ersetzt
dabei das Dämpfungselement 17.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann auch auf dem Haken 15 eine entsprechende Dämpfungsschicht 39 aufgebracht
sein, wie in der 14 ebenfalls gestrichelt angedeutet
ist. Die Auswahl der Stärken
der Dämpfungsschichten 38 bzw. 39 sowie
die Materialauswahl geschieht abhängig von den Erfordernissen, die
an eine Verringerung der Beschleunigungskräfte beim Abbremsen des Spulenrades 13 der
Spuleinrichtung 8 gestellt werden.
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Das
Dämpfungselement 17 oder
die Dämpfungsschichten 38, 39 können aus
einem Elastomer, einem Elastomerschaum oder aus Gummi gefertigt sein.
Das Dämpfungselement 17 kann
auch als federndes Element, beispielsweise als Blattfeder, ausgebildet
sein. Auch eine Kunststoffgestaltung eines derartigen federnden
Elements ist möglich.
Schließlich
kann das Spulenrad 13 insgesamt aus einem entsprechend
dämpfenden
bzw. federnden Material bereitgestellt sein, so dass das Dämpfungselement
mit dem Spulenrad als einstückiges
Bauteil ausgeführt ist.
Eine derartige einstückige
Ausgestaltung des Spulenrades 13, das gleichzeitig die
Funktion des Dämpfungselementes
hat, ist in der 12 angedeutet.