-
Antriebseinrichtung für Nähmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf
eine Antriebseinrichtung für Nähmaschinen mit einer Steuervorrichtung zum Stillsetzen
des Triebwerkes in einer vorbestimmten Stellung der Nadel unter Verwendung eines
Hauptantriebs für die normale Nähgeschwindigkeit und eines Hilfsantriebs, der eingeschaltet
werden kann und der durch einen besonderen Hilfsmotor angetrieben wird und die Nähmaschine
mit verminderter Geschwindigkeit antreibt, sowie mit einer elektrischen Kontakteinrichtung,
welche auf eine bestimmte Winkelstellung einer angetriebenen Nähmaschinenwelle anspricht.
-
Gemäß der Erfindung ist bei einer Antriebseinrichtung der vorglekennzeichneten
Art ein von der Kontakteinrichtung beeinflußtes elektrisches Relais vorgesehen,
welches erst dann anspricht, wenn die Geschwindigkeit der Nähmaschine ein bestimmtes
Maß unterschreitet.
-
Die Kontakteinrichtung enthält vorzugsweise einen Strorngleichrichter,
welcher auf das Verzögerungselement einwirkt, oder die Antriebseinrichtung kann
eine elektrische Wechselstromquelle und eine elektrische Gleichstromquelle sowie
einen Schalter enthalten, der dazu dient, die Polarität des über eine Kontakteinrichtung
zugeführten Gleichstromes umzuändern.
-
Es ist bekannt, den Hauptantrieb einer Nähmaschine erst dann in einer
bestimmten Stellung der Nadel stillzusetzen, wenn die Maschine vorher eine vorbestimmte
geringe Geschwindigkeit erreicht hat, und zu diesem Zweck ist eine Breinseinrichtung
vorgesehen, welche durch Zentrifugalkraft mittels ei nes gewichtsbelasteten Hebels
dahingehend gesteuert wird, daß sie erst bei dieser geringen Geschwindigkeit zur
Wirkung k(immen kann.
-
Durch das elektrische Relais bei der Erfindung wird ein Stillsetzen
der Nähmaschine verhindert, bis eine vorbestimmte geringe Geschwindigkeit erreicht
ist.
-
In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
zur Darstellung gebracht, Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Einrichtung
el zum Antreiben der Welle; Fig. 2 ist ein Schaltscherna eines Stromkreises zum
Steuern der Einrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Schaltschema eines
gegenüber dem in Filg. 2 dargestellten Stromkreis abgewandelten Stromkreises; Fig
4 und 5 zeigen Abänderungen eines Elementes, der Einrichtungen gemäß den
Fig. 2 und 3.
-
In Fig. 1 ist eine elektrische Antriebseinrichtung in Verbindung
mit einem Kupplungsmotor dargestellt. Für die Zwecke der Erfindung ist bei der Antriebseinrichtung
der Bremsring 10, der bei bekannten Vorrichtungen fest war, auf einem Kugellager
11 drehbar angeordnet. Der Außenumfang des Bremsringes ist mit Zähnen 12
versehen, welche mit denen eines Ritzels 13 kämmen, das von einer Welle 14
eines Hilfselektromotors 15 angetrieben wird, der auf dem feststehenden Gehäuse
der Antriebseinrichtung angeordnet ist. Der Hilfsmotor 15 ist vorzugsweise
ein zweipoliger Dreipliasen-Induktioilsmotor derjenigen Art, der als Ausgangsdrehmornent
ein verhältnismäßig kleines Läuferträgheitsmoment hat und ein beträchtliches dynamisches
Bremsmoment entwickelt, wenn die Wechselspannung abgeschaltet und einer Phase eine
Gleichspannung aufgedrückt wird. Vorzugsweise liegt die Vollastgeschwindigkeit des
Hilfsmotors in der Größenordnung von 2500 bis 3200 Umdrehungen
je
Minute, und ein Getriebeübersetzungsverhältnis von etwa 7: 1 wird
zwischen dem Motorritzel 13 und dem Brernsring 10 verwendet. Wenn
die angetriebene Welle 16' des Kupplungsmotors durch eine Axialbewegung des
angetriebenen Kupplun,-selementes 9 z. B. durch Anheben des Pedals mit dem
Bremsring 10 -ekuppelt wird und die an-etriebene Welle 16' mit einer
Geschwindigkeit von etwa 350 bis 450 Umdrehungen je
Minute umlätift,
was etwa einem Achtel der normalen Geschwindigkeit der Welle entspricht, wenn sie
durch den üblichen Antriebsmotor angetrieben wird, hat sie bei der verkleinerten
Geschwindigkeit eine aufgespeicherte Energie, die nur 1/64 derjenigen bei hoher
Geschwindigkeit beträgt. Diese kleine kinetische Energie kann schnell dadurch vernichtet
werden, daß
die mit der Antriebseinrichtung verbundene
Näh-
maschine ohne unerwünschte Erwärmung oder Beanspruchun - der Teile
zu einem vollständigen Stillstand gebracht wird.
-
Dadurch, daß jedwede weitere Ausrüstungsteile fehlen, kann durch die
oben beschriebene Einrichtung eine Nähmaschine 16, die beispielsweise mit
dem Antriebsmotor 17 (Fig. 2) verbunden ist, entweder mit einer hohen Geschwindigkeit
oder mit einer niedrigen Geschwindigkeit angetrieben werden; dies hängt von der
Stellung des Pedals 18 ab. Es ist jedoch erwünscht, ein Stillsetzen der Nähmaschine
wahlweise entweder in einer Nadel-Oben- oder in einer Nadel-Unten-Stellung zu erhalten,
und dies erfordert die Bestimmung von zwei Faktoren, nämlich Geschwindigkeit der
##'elle und Winkelstellung der Welle. Die Geschwindigkeit der Welle muß genügend
klein sein, um das Ivlorlaufen der Welle nach Anlegen der Bremse auf einen sicheren
Bereich zu begrenzen, der gewährleistet, daß die Nadel bei Stillstand ent-,veder
vollständig außerhalb oder vollständig innerhalb des Arbeitsstückes angeordnet ist.
Weiterhin ist wesentlich, daß der Bremsvorgang bei einer ziemlich genauen Wellenstellun-
relativ zu der Nadelauf- und -abbewegung eingeleitet wird, um den Stillsetzbereich
am besten auszunutzen. Diese Erfordernisse werden in bekannter Weise durch ein umlaufendes
Schaltelement erreicht, das durch die in die richtige Lage zu brin '-ende Welle
angetrieben wird; dieses Schaltelement ist so angeschlossen. daß es das Anlegen
einer Spannun g von einer Stromquelle an eine Relaisspule steuert, damit
ausgewählte Kontakte dieses Relais arbeiten. Das umlatifende Schaltelement legt
während einer einzelnen begrenzten vorbestimmten Winkelbewegung der Welle bei jeder
Umdrehung an die Relaisspule einen Spannungsimpuls. Der Relaisanker hat erfindungsgemäß
ein bestimmtes Trägheitsmoment, so daß bei hohen Wellengeschwindigkeiten die Geschwindigkeit
des Impulses so groß ist, daß er bei Anlegen des Spannungsimpulses nicht ansprechen
kann, um die Kontakte zu betätigen. jedoch bei einer vorbestimmten etv.as reduzierten
Geschwindigkeit nimmt das Relais diesen Impuls auf und steuert seine Kontakte bei
jedem angelegten Spannungsimpuls. Diese Ausführung schafft daher eine Steuerung
sowohl der Wellengeschwindigkeit als auch ihrer Lage entweder durch Schließen eines
gewöhnlich offenen Kontaktes oder durch Öffnen eines gewöhnlich geschlossenen Kontaktes,
wenn die vorgenannten Bedingungen erfüllt sind.
-
Zwei entsprechende Steuereinrichtungen werden bescilrieben.. die eine
verwendet durch Gleichstrom gesteuerte Teile, und die andere verwendet durch Wechseh,trom
gesteuerte Teile. Gemäß Fig. 2, welche die Gleichstromsteuereinrichtung widergibt,
wird eine üb-
liche Nähmaschine 16 durch den vorbeschriebenen Motor
17 vermittels der üblichen Riemenverbindung 19
mit der Armwelle 20
angetrieben, der durch ein Pedal 18 gestetiert wird. Der Hilfsmotor
15 kann mit einer Drehstroinquelle S Über gewöhnlich offene Kontalzte
21, 22 und 23 eines Schalters 24 verbunden sein, der eine Arbeitsspule
25 aufweist. Gleichstromspannung wird an die Ausgangsanschlüsse
26 und 27 eines Gleichrichters 28 gelegt, der, wie dargestellt,
mit der Drehstromquelle verbunden ist. Dieser Gleichrichter 28 kann von beliebiger
üblicher und bekannter Ausführung in der Form eines Trockengleichrichters mit Scheiben
mit Kupferoxyd oder Selen usw. sein. Ein Bremssehalter29, der eine Arbeitsspule30
und gewöhnlich offene Kontakte 31 und 32 hat, wird verwendet, um an
eine Phase des Hilfsmotors 15 einen Gleichstrom anzulegen, damit er dynamisch
gebremst wird. Ein von Hand betätigter Umschalter 33 ist mit den Anschlüssen
26 und 27 des Gleichrichters verbunden und legt an die Anschlüsse
34 und 35 wahlweise Gleichstrom der einen oder der anderen Polarität; dies
hängt von der Stellung des Schalters 33 ab. Der Gleichstrom aus dem Umkehrschalter
33 wird an die Steuerelemente durch einen gewöhnlich offenen auf Druck ansprechenden
Schalter 36 gelegt, welcher durch das Pedal 18 betätigt wird, um ihn
zu schließen, wenn das Pedal mit den Hacken. betätigt wird; das ist der normale
Vorgang beim Anhalten der Nähmaschine 16.
Ein Übertragungsrelais
37 hat eine Arbeitsspule 38,
gewöhnlich offene Kontakte 39 und
40 und gewöhnlich geschlossene Kontakte 41, und ein zweites Relais 42 hat eine Arbeitsspule
43, gewöhnlich offene Kontakte 44 und 45 und gewöhnlich geschlossene Kontakte 46.
Auf der Armwelle 20 der Nähmaschine 16
ist ein mit ihr umlaufender Impulsschalter
47 befestigt, der eine drehbare Scheibe 48 enthält, an welcher ein einseitig gerichtetes
Stromelement 49, z. B. ein Selenscheiben-Trockengleichrichter, befestigt ist, der
an jedem Ende mit einem von zwei Kontaktsegmenten 50 und 51 von begrenzter
Umfangsausdehnung verbunden ist. Zwei feste Bürsten 52 und 53 sind
im Abstand von 180' angeordnet und legen sich beim Drehen der Welle intermittierend
auf die Segmente. Zufolge der einseitigen Stromrichtung des Gleichrichters 49 kann
Strom durch diesen Schalter nur in einer Stellung je Umdrehung der Armwelle21
hindurchgehen, und der Strom für die entgegengesetzte oder um 180' verschobene
Stellung ist durch den Gleichrichter 49 gesperrt. jedoch kann durch Betätigung des
Umschalters 33 zum Umkehren der Polarität die leitende Stellung um
180' in der Phase verschoben werden, und auf diese Weise kann durch Steuerung
des Schalters gemäß nachstehender Beschreibung die »Nadel-Oben«- oder die »Nadel-Unten«-Stellung
ausgewählt werden.
-
Arbeitsweise Beim Arbeiten und unter der Annahme, daß die Nähmaschine
16 mit voller Geschwindigkeit läuft und in der üblichen Weise durch den Motor
17 angetrieben wird, betätigt die Bedienungsperson das Pedal 18 mit
den Hacken, wodurch die angetriebene Kupplungsscheibe 9 an die Fläche der
Bremse 10 gelegt wird, die im Augenblick stillsteht, da der Hilfsmotor
15 nicht läuft. Zu gleicher Zeit wird der Pedalschalter 36 geschlossen.
Ein Stromkreis wird von dein Anschluß 26
des Gleichrichters 28 zum
Anschluß 34 des Schalters 33 (in der »Oben«-Stellung) geschlossen, der von
dort durch den Pedalschalter 36, die Kontakte 41 des Übertragungsrelais
37, durch die Arbeitsspule 25 des Schalters 24 zum Anschluß
35 des Schalters 33 und zu dem anderen Anschluß 27 des Gleichrichters
verläuft. Die Kontakte 21, 22, 23 werden daher geschlossen und verbinden
den Hilfsmotor 15 mit der Drehstromquelle S, und der Bremsring
10 wird angetrieben. Zufolge des Trägheitsvermögens der Nähmaschine
16 hat der Bremsring 10 seine Drehbewegung bereits begonnen, wenn
die Bedienungsperson das Pedal 18
hinten niederdrückt. Sobald nun der Hilfsmotor
15, der durch die aufgespeicherte kinetische Energie der Nähmaschine mit Vorlauf
bereits in Bewegung gesetzt wurde, 3600 Umdrehungen je Minute (seine
Synchrongeschwindigkeit) erreicht, fängt er an, als Induktionsgenerator zu arbeiten
und vernichtet die Drehenergie der Nähmaschine 16 schnell. Ein großer Teil
dieser
Energie wird ebenfalls in den Bremsflächen vernichtet, da die Trägheitskräfte des
Motors genf-L--gend hoch sind, um ein beträchtliches Bremsmoment zu er,-eben. Das
Ergebnis aller dieser Vorgänge ist ein schnelles Absinken der Geschwindigleit der
-2,#Tiihinaschine 16. Bei geschlossenem Pedalschalter 36 wird ein
weiterer Stromkreis von dem Anschluß 26 durch den drehbaren Schalter 47 (wenn
er sich in der richtigen Stellung befindet) durch die Arbeitsspule 43 des Relais
42 hindurch zu dem Anschluß 27 mit dem Er-,yel)iii" geschlossen, daß bei
jeder Umdrehung der t'
Welle 20 einmal Gleichspannungsin-ipulse an die Spule
43 gele-t werden, wenn das entsprechende leitende Segment 50 oder
51 mit der entsprechenden Bürste 52
oder 53 in Berührung kommt,
um gemäß vorstehender Beschreibung Strom durch den Gleichrichter 49 zu leiten. jedoch
ist wegen der anfänglichen hohen Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 20 die Dauer
der Zeit, während welcher ein Strom durch den Schalter 47 zur Spule 43 fließen kann,
so klein, daß das Relais 42 anfangs nicht arbeitet. Wenn sich jedoch die
Näh-
maschine 16 auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit verzögert hat,
reicht die Zeitdauer des elektrischen Impulses aus, um das Relais 42 zu betätigen,
so daß die K-ontakte 45 geschlossen werden, wodurch die Arbeitsspule 38 des
Übertragungsrelais 37 an die Anschlüsse 26, 27 gelegt wird; dadurch
wird das Relais 37 betätigt und schließt seine Kontakte 39, wodurch
das Relais 37 eingeschaltet wird. Ein Schließen der Kontakte 40 des Übertragungsrelais
37 bereitet einen Stromkreis durch die Arbeitsspule 30 des Schalters
29
vor, welcher Stromkreis später durch die Kontakte 46 geschlossen wird,
wenn das Relais 4.2 abfällt. Gleichzeitig wird die den Schalter 29 betätigende
Arbeitsspule 25 durch die Kontakte 44 des Relais 42 geschlossen, so daß,
wenn dieses Relais abfällt, der Schalter 24 sich öffnet, um den Motor
15 von der Drehstromquelle S abzuschalten. Der umlaufende Schalter
47 öffnet seine Kontakte in der genau richtigen Stellung, um zu gewährleisten, daß
die Nähmaschine angehalten wird, wobei sich,ihre, Nadel in der Oben-Stellung oder
in der Unten-Stellung befindet, was von der Einstellung des Umschalters
33 abhängt. In genau dieser Stellung wird der Drehstrom von dem Hilfsmotor
15
abgeschaltet und der Gleichstrom eingeschaltet; der Motor wird dann bis
zum Stillstand dynamisch gebremst, bevor die Armwelle 20 sich genügend weit drehen
kann, um der Relaisspule 43 den nächsten Spannungsimpuls zuzuführen. Ein nachfolgendes
normales Betätigen des Pedals 18 durch die Zehen zum Wiederanlauf der Nähmaschine
16 öffnet den Pedalschalter 36, schaltet die Gleichstromstenerspannung
ab und bringt die Steuerelemente augenblicklich in ihre Normalstellung zurück, in
welcher sie fVir den nächsten Abstellvorgang bereit sind.
-
Die Wechselstromsteuereinrichtung, welche in Fig. 3
dargestellt
ist, ist ähnlich der vorbeschriebenen Gleichstromeinrichtung und weicht von ihr
zur Hauptsache darin ab, daß Wechselstromarbeitsspulen und ein anderes umlaufendes
Schaltelement 57 vorgesehen sind. Der Gleichrichter 28 wird verwendet,
liefert jedoch in diesem Fall Gleichstrom nur für den Hilfsmotor 15,
um ihn
dynamisch zu bremsen. Das umlaufende Schaltelernent 57 in dem Wechselstrornsystern
ist gegenüber dem in dem Gleichstromsvstem verwendeten abgeändert, und anstatt des
Gleichrichterelementes 49 wird ein Schleifring 58 mit einem einzelnen leitenden
Segment 59 elektrisch verbunden, und eine dritte Bürste 60 stellt
mit dem Schleifring 58 einen Kontakt her und verbindet ihn mit einer Leitung
61. Die andere Leitun- 62 ist mit dem Arm 63 eines einpoligen
Zweiwegschalters 64 verbunden, dessen Kontakte 65 und 66 jeweils mit
einer von im Abstand von 180P angeordneten Bürsten 67 und 68 verbunden
sind. Die ser Schalter 64 nimmt die Stelle des Umkehrschalters 33
der Fig.
2 ein und arbeitet dahin, entweder die »Nadel-Oben«- oder die »Nadel-Unten«-Stellung
auszuwählen, indem er in den Stromkreis wahlweise eine der beiden um 180'
versetzt zueinander angeordneten Bürsten 67,
68 verbindet. Weitere
Änderungen sind nicht vorhanden mit der Ausnahme, daß die Relais und die Schalter
Wechselstrominstrumente sind. jedoch ist keine Veränderung des Stromkreises notwendig,
und die Arbeitsweise ist die gleiche, wie oben mit bezug auf das Gleichstromregelsystem
beschrieben wurde.
-
Die oben beschriebenen Systeme verwenden ein dynamisches Bremsen des
Hilfsmotors mit Anlegen von Gleichstrom an seine Windungen. Die Erfindung ist jedoch
nicht auf diese Merkmale beschränkt, die Erfindung -umfaßt vielmehr auch ein mechanisches
Bremsen des Hilfsmotors durch Anlegen von Gleichstrom an eine bekannte Solenoidbremse.
-
Fig. 4 zeigt schematisch, wie der Motor 15 abgeändert ist,
um dieses Ergebnis zu erhalten. Eine Bremstrommel 69 ist mit der Welle 14
verbunden, und ein Bremsschuh 70, der, wie dargestellt, gewöhnlich in der
Lösestellung liegt, wird durch Strom in einem Solenoid 71 betätigt, das durch
Leitungen von den Anschlüssen 31 und 32 gespeist wird, d. h.,
bei dieser abgeänderten Einrichtung erhält das Bremssolenoid 71
statt der
Windungen des Hilfsmotors 15 den Gleichstrom zum Bremsen.
-
Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, einen üblichen Bremsmotor
15' bekannter Art zu verwenden, in welchem die Solenoidbremse in den Motor
selbst eingebaut ist und der, wie in Fig. 5 dargestellt ist, einen Schuh
70 aufweist, der durch eitle Feder gewöhnlich gegen eine Bremstrommel
69 gedrückt wird, welche auf der Motorwelle 14' befestigt ist; jedoch wird
dieser Schuh freigegeben, wenn eine Wechselspannung an das Solenoid 71' gelegt
wird. Durch Verbinden des Solenoids mit den Anschlüssen des Motors, wie in Fig.
5 dargestellt ist, gibt das Anlegen einer Wechselspannung zum Anlassen des
Motors auch den Bremsschuh 70 frei, und das Abschalten der Spannung von dem
Motor 15 legt den Bremsschuh automatisch an. In diesem Fall kann der Schalter
29 wegfallen, und die gesamte Arbeitsweise wird dann durch den Schalter 24
geregelt.
-
Es ist ersichtlich, daß die oben beschriebenen Steuerelemente mit
Ausnahme des umlaufenden Schaltelementes 47 gemäß Fig. 2 und 57 gemäß Fig.
3 in einem einzelnen Steuerkasten zusammengruppiert und an einer beliebigen
Stelle auch entfernt von der Näh-
maschine selbst angeordnet werden können.