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Nähantrieb mit einem schnellaufenden Haupt-und einem langsam laufenden
Nebenantrieb Die Erfindung bezieht sich auf einen Nähantrieb bei welchem eine mit
der Nähmaschine in Antriebsverbindung stehende Kupplungsscheibe wahlweise mit einem
schnellaufenden Haupt- oder einem langsam laufenden Nebenantrieb kuppelbar ist.
Der Nähantrieb weist ferner eine Steuereinrichtung auf, durch welche unter Verwendung
eines Synchronisators und eines die Soll-Abschaltdrehzahl messenden Gliedes das
Stillsetzen der Nähmaschine in vorbestimmter Winkellage der Nähmaschinenwelle herbeiführbar
ist, wobei der Nebenantrieb über eine magnetisch wirksame Schaltkupplung ein- und
ausgeschaltet werden kann.
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Ein derartiger bekannter Nähmaschinenantrieb ist in Fig. 1 in Verbindung
mit einer Nähmaschine dargestellt. Die Nähmaschinentischplatte 1 trägt den Nähmaschinenoberteil2
mit der Nähmaschinenantriebswelle 3. Mit dieser fest verbunden sind das Handrad
4 und die Schleifringe 5, 6 und 7. Unten an der Nähmaschinentischplatte ist der
elektrische Antrieb angebracht. Dieser umfaßt einen Motor 8, dessen Läufer über
seine Welle 9 die schnellaufende Schwungscheibe 10 unmittelbar sowie über die Riemenscheibe
11 die Riemenscheibe 12 antreibt, die dem Nebenantrieb angehört. Dieser umfaßt ferner
die Welle 13 mit der Schnecke 14, die auf das Schneckenrad 15 des Kupplungsgliedes
16 einwirkt. Dem Nebenantrieb gehört außerdem ein Elektromagnet 17 an, durch dessen
Einschalten die Mitnahme der Welle 13 von der Riemenscheibe 12 aus erfolgt. Beim
Ausschalten des Elektromagneten 17 wird die Triebverbindung zwischen der Riemenscheibe
12 und der Welle 13 gelöst.
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Die Nähmaschinenwelle 3 wird mittels des Riemens 18 von der Riemenscheibe
19 aus angetrieben, die auf der Welle 20 sitzt, welche ihrerseits die Kupplungsscheibe
21 trägt. Die Welle 20 kann mitsamt der Riemenscheibe 19 und der Kupplungsscheibe
21 in Richtung oder Gegenrichtung des Pfeiles A verschoben werden. Durch solches
Verschieben wird die Kupplungsscheibe 21 entweder mit der Schwung-Scheibe
10 oder mit dem Kupplungsglied 16 verbunden. Im ersteren Fall wird es in
schnelle Drehbewegung versetzt; im anderen Fall wird es mit langsamer Umdrehungszahl
angetrieben.
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In Fig. 2 ist der zeitliche Ablauf des Stillsetzvorganges, wie er
sich sehr oft darstellt, festgehalten. Es ist die Drehzahl der Nähmaschinenwelle
als Funktion der Zeit wiedergegeben. Wenn der Doppelfußtritt 22 (Fig. 1) bei t1
(Fig. 2) nach vorn niedergetreten wird, dann wird die Kupplungsscheibe 21 an die
Schwungscheibe 10 gekuppelt. Sie wird beschleunigt, bis sie bei b die Geschwindigkeit
der Schwungscheibe 10 besitzt. Während der dem Abstand von t., nach t3 entsprechenden
Zeit wird die Kupplungsscheibe 21 mit der Geschwindigkeit des Hauptantriebes, beispielsweise
3000 UpM, angetrieben. Im Zeitpunkt t3 möge der Fußtritt 22 (Fig. 1) freigegeben
werden. Er kehrt dann in seine Nullstellung zurück und rastet in dieser ein. Das
Kupplungsglied 16 befindet sich dabei noch in Ruhe. Infolgedessen wird die Kupplungsscheibe
21 an dem stillstehenden Kupplungsglied abgebremst. Daher fällt die Geschwindigkeit
der Nähmaschinenwelle von c im Zeitpunkt t3 auf Null im Zeitpunkt t4. Wenn der Fußtritt
22 seine Nullstellung eingenommen hat, wird je nachdem, ob die Nähmaschine mit hochgefahrener
oder tiefgefahrener Nadel zum Stillstand kommen soll, das rechte oder linke Pedal
mit dem Absatz nach hinten getreten. Durch das Niedertreten des einen oder anderen
Pedals des Fußtrittes nach rückwärts wird der Hilfsantrieb eingeschaltet. Ist die
Nähmaschinenwelle 3 beim Abbremsen der Kupplungsscheibe 21 nicht so zum Anhalten
gekommen, daß sich die Isolierstelle, die die gewünschte Anhaltelage bestimmt, unter
der Bürste befindet - was meistens der Fall sein wird -, dann wird die Spule 17
an Spannung gelegt, so daß das Kupplungsglied 16 etwa bei t. zu laufen beginnt.
Die Kupplungsscheibe 21 (Fig. 1) wird infolgedessen beschleunigt; sie erreicht bei
d zur Zeit t6 die Betriebsdrehzahl des Nebenantriebes. Die Nähmaschinenwelle 3 (Fig.
1) und damit der von den Schleifringen 5, 6 und 7 gebildete Synchronisator läuft
einmal um. Im Zeitpunkt t- kommt der isolierte Teil des Schleifringes unter die
Bürste zu liegen. Der Nebenantrieb wird abgeschaltet. Er gelangt bei t8 zum Stillstand.
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Selbstverständlich kann der Stillsetzvorgang auch so ablaufen, daß
das Kupplungsglied 16 bereits. zu laufen begonnen hat, ehe die Kupplungsscheibe
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zum Stillstand abgebremst worden ist. In diesem Fall kann es
sich ereignen, daß dann, wenn die Geschwindigkeit der Kupplungsscheibe 21 etwa bei
t4 (Fig. 2) den Wert Null angenommen hat und der isolierte Teil des zuständigen
Schleifringes 5 bzw. 7 sich unter der zugehörigen Bürste befindet, der Synchronisator
infolge der dem System innewohnenden kinetischen Energie noch etwas weitergedreht
wird. Infolgedessen läuft die Isolierstelle von der Bürste ab, und die Spule 17
wird nochmals an Spannung gelegt. Hierdurch wird das Kupplungsglied 16 von der Riemenscheibe
12 aus angetrieben, und die Kupplungsscheibe 21 wird etwa vom Zeitpunkt t5 ab beschleunig;
sie erreicht dann wiederum bei d zur Zeit t6 die Betriebszahl des Nebenantriebes.
Die Nähmaschinenwelle 3 und der Synchronisator laufen einmal um. Im Zeitpunkt
t7 kommt der isolierte Teil des Schleifringes wieder unter die Bürste zu
liegen, so daß der Nebenantrieb abgeschaltet wird und die Kupplungsscheibe 21. bei
t$ zum Stillstand kommt.
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Beim Betätigen des Fußtrittes nach vorn läuft also die Nähmaschine
mit voller Geschwindigkeit. Wird ein Pedal des Doppelfußtrittes nach hinten gedrückt,
so bleibt die Nähmaschine in der oberen oder unteren Nadelstellung stehen. Das Eindrehen
der Nähmaschinenwelle in die Soll-Stellung erfolg durch den Nebenantrieb. Nach dem
Abkuppeln der Nähmaschinenwelle vom Hauptantrieb wird die Steuerung des Nebenantriebes
durch den Absatz der Bedienungsperson eingeschaltet. Das Ausschalten des Nebenantriebes
erfolg durch den Synchronisator. In Serie mit dem Synchronisator und dem Fußtritt
ist ein Relais geschaltet, das die Magnetspule der Nebenantriebssteuerung einschaltet,
um den Synchronisator zu entlasten.
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Bei dem bekannten Nähantrieb wird der Stillsetzvorgang in vielen Fällen
so ablaufen, daß der Nebenantrieb, nachdem die Geschwindigkeit der Kupplungsscheibe
21 bereits den Wert Null angenommen hat, entweder erstmalig oder erneut eingeschaltet
wird und eine volle Umdrehung bis zum endgültigen Stillsetzen der Kupplungsscheibe
und damit der Nähmaschine macht.
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Die durch den Ablauf des Stillsetzvorganges bei dem bekannten Nähantrieb
sich ergebende Stillsetzzeit zu verkürzen und die Anhaltegenauigkeit zu erhöhen,
ist wesentlicher Zweck der Erfindung.
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Die Anhaltegenauigkeit bei dem Nähantrieb nach Fig. 1 ist abhängig
von der Breite des Isolierstückes am Synchronisator. Sie wird um so größer, je schmaler
das Isolierstück gehalten werden kann. Dieses kann aber nur dann schmal bemessen
werden, wenn die Drehzahl des Nebenantriebes niedrig gehalten wird, weil ansonsten
die Dauer der Stromunterbrechung durch das Isolierstück zu kurz ist, um die Entregung
der Spule 17 zu bewirken. Um nun zu vermeiden, daß der Nebenantrieb zu langsam läuft,
muß zugelassen werden, daß die Abschaltung der Spule bei höherer Drehzahl der Nähmaschinenwelle
erfolgt. Infolgedessen muß in Kauf genommen werden, daß das Isolierstück breiter
gehalten wird, so daß der Winkelbereich, in welchem die Nähmaschinenwelle zum Stillstand
kommt, größer wird; er möge beispielsweise 10° betragen. Obwohl es demzufolge nicht
möglich erscheint, die Anhaltegenauigkeit ohne Verringerung der Drehzahl des Nebenantriebes
zu erreichen, wird die Abschaltgenauigkeit durch die Erfindung wesentlich erhöht
und die Drehzahl des Nebenantriebes nicht nur beibehalten. sondern sogar gesteigert.
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Um die Stillsetzzeit bei Nähmaschinen zu verkürzen und zugleich die
winklige Anhaltegenauigkeit zu steigern, wird bei der Erfindung ausgegangen von
dem erläuterten bekannten Nähantrieb, der die Möglichkeit bietet, den Hilfsantrieb
während der Haltezeiten abzuschalten. An einem solchen Nähantrieb besteht die Erfindung
darin, daß ein Schalter, der mit der Kupplungsscheibe in solcher Verbindung steht,
daß er beim Kupplungsvorgang im Sinne einer Ankupplung der Kupplungsscheibe an den
Hauptantrieb vor Herstellung der Wirkverbindung ein- und beim umgekehrten Kupplungsvorgang
nach Aufhebung der Wirkverbindung ausgeschaltet wird, im Stromkreis eines das Einschalten
des Nebenantriebs-Kupplungsmagneten steuernden Schaltmittels mit kleiner Abfallzeit
geschaltet ist und daß das die Soll-Abschaltdrehzahl messende, in an sich bekannter
Weise aus einem von einer von der Nähmaschinenwelle angetriebenen Tachometerdynamo
gespeisten Relais oder einem Kondensator bestehende Glied sowie der Synchronisator
parallel zu dem Schalter und in Reihe zu einem Selbsthaltekontakt des Schaltmittels
liegen.
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Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen Antrieb durch den Selbsthaltekontakt
des Schaltmittels mit kleiner Abfallzeit - der Stromkreis des Kupplungsmagneten
nach Erreichen der gewünschten Winkelstellung des Synchronisators geöffnet wird
und bleibt, wird zunächst vermieden, daß die Nähmaschine nach einmal erfolgter Stillsetzung
nochmals durch den Nebenantrieb in Bewegung gesetzt werden kann. Dies ist aber nur
dadurch möglich, daß durch die genaue Erfassung der Abschaltdrehzahl mittels der
Tachometerdynamo oder eines Kondensators beim Abschalten des Nebenantriebes immer
eine genau definierte Drehzahl der Nähmaschine vorliegt und deshalb - bei gleichbleibenden
Massen - der Auslaufweg genau bestimmt ist. Aus diesem Grunde ist es auch möglich,
die Abschaltdrehzahl gegenüber dem bekannten Antrieb zu erhöhen, ohne am Synchronisator
etwas ändern zu müssen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Nähantrieb wird beim Ankuppeln der Nähmaschinenwelle
an den Hauptantrieb zugleich der Nebenantrieb beim bekannten Antrieb (Fig. 1) also
das Kupplungsglied 16 in Gang gesetzt. Infolgedessen weist das Kupplungsglied des
Nebenantriebes dessen volle Drehzahl auf, sobald der Stillsetzvorgang eingeleitet
wird. Während des Arbeitens der Nähmaschine läuft also der Nebenantrieb. Er ist
aber immer dann abgeschaltet, wenn die Nähmaschine stillsteht, während der Hauptantrieb
dann noch läuft. Hierdurch wird der Verschleiß der der Abnutzung unterworfenen Teile
des Nebenantriebes auf ein Kleinstmaß beschränkt.
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Dadurch, daß der Nebenantrieb immer vor dem Ankuppeln der Kupplungsscheibe
an die Schwungscheibe eingeschaltet ist, wird sichergestellt, daß auch bei nur kurzzeitigem
Einschalten der Nähmaschine die Kupplungsscheibe immer vom Nebenantrieb übernommen
und somit die Nähmaschinenwelle zwangläufig in die vorgesehene Anhaltestellung gefahren
wird. Daher kann sogar ein einziger Stich genäht und trotzdem gewährleistet werden,
daß die Nähmaschinenwelle in der gewünschten winkligen Anhaltelage zum Stillstand
kommt.
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Beim erfindungsgemäßen Nähantrieb sind zumindest drei Schalter vorhanden.
Einer sorgt dafür,
daß der Nebenantrieb seine volle Drehzahl angenommen
hat, wenn der Stillsetzvorgang eingeleitet wird. Er wird geöffnet, wenn die Kupplung
zwischen Nähmaschinenwelle und Hauptantrieb gelöst wird. Ein weiterer Schalter bestimmt
die Drehzahl, bei welcher der dritte, vom Synchronisator gebildete Schalter dann
die Abschaltung des Nebenantriebes übernehmen kann. Die drei Schalter bilden eine
Folgesteuerung, die es ermöglicht, den Stillsetzvorgang zügig und schnell durchzuführen,
weil die einzelnen Schalter für die einzige Funktion, die sie jeweils ausführen
müssen, ausgelegt sein können und die Zeitkonstanten der einzelnen Elemente klein
gehalten werden. Der selbsttätige Ablauf des Stillsetzvorganges setzt dann ein,
wenn die Bedienungsperson den Fußtritt freigibt. Dann öffnet der zum Vorbereiten
des Abschaltvorganges dienende Schalter, worauf, sobald die Drehzahl auf die vorbestimmte
Drehzahl gefallen ist, der die Soll-Abschaltdrehzahl der Nähmaschinenwelle messende
Schalter öffnet, worauf schließlich der Synchronisator die Stromzuführung zudem
Nebenantriebs-Kupplungsmagneten trennt, so daß die Nähmaschinenwelle zum Stillstand
kommt.
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Die Masse des an- und abzukuppelnden Teiles des Nebenantriebes ist
äußerst klein gehalten, so daß das An- und Abkuppeln rasch erfolgt. Deshalb und
weil zudem das Untersetzungsgetriebe des Nebenantriebes selbsthemmend ist, erfolgt
ein rasches Stillsetzen der Nähmaschine, sobald der Stillsetzvorgang eingeleitet
wird.
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Die geringen beim Abschalten zu bewegenden Massen des Nebenantriebes
tragen noch dazu bei, daß die Nähmaschinenwelle bei verhältnismäßig hoher Drehzahl
vom Nebenantrieb übernommen und von dieser aus stillgesetzt werden kann.
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Ergibt sich durch die Folgesteuerung bereits eine beachtliche Verkürzung
der Stillsetzzeit, so wird diese noch weiter verkürzt, weil das Abschalten des Nebenantriebes
bei wesentlich höherer Drehzahl als zuvor erfolgen kann.
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In Fig.3 ist der zeitliche Ablauf des Stillsetzvorganges bei dem erfindungsgemäßen
Nähantrieb veranschaulicht. Bei t1' wird durch Betätigen des Fußtrittes die Nähmaschine
in Gang gesetzt, also die Nähmaschinenwelle mit dem Hauptantrieb gekuppelt und der
Nebenantrieb eingeschaltet. Bei t2 hat die Nähmaschine die volle Drehzahl im Punkt
e erreicht. Die volle Drehzahl bleibt bis zum Zeitpunkt t3 erhalten. In diesem wird
der Fußtritt freigegeben. Die Nähmaschinenwelle wird hierdurch vom Hauptantrieb
gelöst. Ihre Drehzahl fällt vom Punkt f bis zur Höhe des Punktes g ab. Hier wird
sie bei t4 vom Nebenantrieb übernommen. Da dessen Drehzahl mit der Soll-Abschaltdrehzahl
übereinstimmt, bei welcher die Tachometerdynamo bzw. der Kondensator öffnet, erfolgt
bei dieser Drehzahl auch das endgültige Abschalten des Nebenantriebes durch den
Synchronisator. Je nach der Winkellage des Isolierteiles des Synehronisators im
Zeitpunkt des Abtrennens der Nähmaschinenwelle vom Hauptantrieb wird die Zeitspanne,
die der Entfernung von t4 bis t"' entspricht, etwas länger oder kürzer sein. Die
in Fig. 3 angegebene Zeitspanne .1 t ist die höchstmögliche. Im Zeitpunkt t6 erfolgt
die endgültige Stillsetzung.
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Ein Vergleichen der Fig. 2 und 3 zeigt die erhebliche Verkürzung der
Stillsetzzeit t, bei der erfindungsgemäßen Nähmaschine gegenüber der Stillsetzzeit
t, bei einer bekannten Nähmaschine nach Fig. 1. Beide Diagramme geben die maximale
Stillsetzzeit an, die jeweils auftreten kann. Dabei ist zu berücksichtigen, daß
in Fig.l eine Nähmaschine veranschaulicht wird, bei welcher eine ausgesprochene
Verzögerung des Stillsetzvorganges, wie sie bei anderen Nähmaschinen vorhanden ist,
nicht erstrebt wird.
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Vorteilhafterweise wird der Schalter, der beim Kupplungsvorgang im
Sinne einer Ankupplung der Kupplungsscheibe an den Hauptantrieb vor Herstellung
der Kupplungsverbindung ein- und beim umgekehrten Kupplungsvorgang nach Aufhebung
der Kupplungsverbindung ausgeschaltet wird, durch das Betätigungsgestänge der Kupplungsscheibe
betätigt. Das die Einschaltung des Nebenantriebs-Kupplungsmagneten bewirkende Schaltmittel
kann aus einem Relais einer Schaltröhre bestehen. In letzterem Fall wird der Selbsthaltekontakt
durch ein ortsfestes Kontaktstück und ein Gegenkontaktstück an der Kupplungsscheibe
des Nebenantriebes gebildet.
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Es empfiehlt sich ferner, eine an sich bekannte magnetisch wirksame
Bremse vorzusehen, die beim Abfallen desjenigen Relais eingeschaltet wird, welches
die Einschaltung des Nebenantriebs-Kupplungsmagneten bewirkt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung
an Hand der Zeichnungsfig. 4 bis 6 erläutert. Dabei zeigt Fig.4 einen Nähmaschinenantrieb,
bei welchem eine Tachometerdynamo die Drehzahl mißt, Fig. 5 einen abgewandelten
Nähmaschinenantrieb, bei welchem ein Kondensator die Abschaltdrehzahl mißt, Fig.6
eine weitere Abwandlung eines Nähmaschinenantriebes, bei welchem ein Thyratron das
Einschalten des Kupplungsmagneten des Nebenantriebes steuert.
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Die mit den Bauteilen des in Fig. 1 wiedergegebenen Nähantriebes übereinstimmenden
Teile sind bei den Darstellungen in Fig. 4 bis 6 mit übereinstimmenden Bezugszeichen
versehen.
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Zum Verschieben der Kupplungsscheibe 21 dient ein Gestänge, das vom
Fußtritt 22 aus betätigt werden kann. Das Gestänge wirkt zugleich auf einen elektrischen
Schalter 23 ein. Dieser gehört dem Steuerkreis an, der zum Ein- und Ausschalten
des Relais 24 (Fig. 4) dient. Er wird geschlossen, sobald der Fußtritt 22 nach unten
bewegt wird. Hierbei wird die Kupplungsscheibe 21 in Richtung des Pfeiles A verschoben,
so daß sie mit der schnelllaufenden Schwungscheibe 10 verbunden wird.
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Der Steuerkreis arbeitet mit Gleichstrom. Dieser wird durch Gleichrichten
des am Motor 8 abgenommenen Wechselstromes erzeugt. Der Gleichrichter ist mit 25
bezeichnet.
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Das Relais 24 besitzt einen Umschaltkontakt 26 und einen Selbsthaltekontakt
27. Der Umschaltkontakt 26 liegt in der Stromzuführungsleitung des Kupplungsmagneten
28 bzw. des Bremsmagneten 29.
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Dem Synchronisator S parallel liegt der Kontakt 30 des Relais 31.
Das Relais wird von der Tachometerdynamo 32 gespeist, die auf der Welle 20 angebracht
ist. Dem Synchronisator S und dem Relaiskontakt 30, die parallel zueinander liegen,
ist der Haltekontakt 27 des Relais 24 vorgeschaltet.
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Zum Inbetriebsetzen der Nähmaschine wird der Fußtritt 22 nach unten
bewegt, was das Ankuppeln
der Kupplungsscheibe 21 an die mit hoher
Geschwindigkeit umlaufende Schwungscheibe 10 des Hauptantriebes bewirkt. Zugleich
wird der Schalter 23 geschlossen. Infolgedessen zieht das Relais
24 an. Der Umschaltkontakt 26 legt die Spule der Magnetkupplung 28 an Spannung,
so daß die Welle 13 und damit der Nebenantrieb mit dem Kupplungsglied 16 umläuft.
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Wird der Fußtritt 22 freigegeben, dann wird der Schalter 23 geöffnet.
Die Magnetkupplung 28 bleibt über die Kontakte 27, 30 noch eingeschaltet. Ist die
Drehzahl der Welle 20 auf die vorgesehene Soll-Abschaltdrehzahl gefallen, dann bewirkt
die Tachometerdynamo 32 das öffnen des Kontaktes 30. Wenn dann das Isolierstück
des Synchronisators beim Umlaufen der Welle 3 erstmals unter die Bürste B zu stehen
kommt, wird das Relais 24 abgeschaltet. Hierdurch wird der Haltekontakt 27 geöffnet
und der Bremsmagnet 29 über den Umschaltkontakt 26 eingeschaltet.
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Die Scheibe 33 der elektromagnetischen Kupplung des Nebenantriebes
wird sofort abgebremst. Dies ist möglich, weil nur die kinetische Energie des von
der Scheibe 33, der Welle 13 und der Schnecke 14 gebildeten Systems vernichtet werden
muß. Die kinetische Energie des Getriebes der Nähmaschine braucht nicht durch die
elektromagnetische Bremse 29 abgebremst zu werden, weil die Schnecke 14 selbsthemmend
ist. Die Masse des von der Scheibe 33, der Welle 13 und der Schnecke 14 gebildeten
Systems läßt sich durch entsprechendes Dimensionieren verhältnismäßig klein halten,
so daß beim Einschalten des Bremsmagneten 29 ein augenblickliches Stillsetzen erfolgt.
Weil sich die Masse des Systems klein halten läßt, kann aus einer wesentlich höheren
Drehzahl heraus abgeschaltet werden als bisher.
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Der Stillsetzvorgang verläuft nach seiner Einleitung selbsttätig,
er erfolgt wesentlich schneller als bisher und verläuft zudem stetig, wie Fig. 3
erkennen läßt. Eine Zwischenbeschleunigung ist ausgeschlossen. Der Selbsthaltekontakt
27 schaltet das Relais 24 endgültig ab. Selbst wenn der Synchronisator
S nochmals einschalten sollte, kann der Nebenantrieb nicht mehr anlaufen. Die Nähgeschwindigkeit
beim Betreiben der Nähmaschine vom Nebenantrieb aus kann das Mehrfache der bisherigen
Geschwindigkeit betragen. Dennoch kommt die Anlage einmal wegen der geringen Massen,
dann wegen der äußerst kurz gewählten Zeitkonstanten der einzelnen Schaltelemente
und dann wegen des automatischen Ablaufs des Stillsetzvorganges unter Heranziehung
eines die Stillsetzung vorbereiteten Schalters, eines die Abschaltdrehzahl genau
festlegenden Schalters und eines die Haltestellung der Nähmaschinennadel bestimmenden
Schalters nach dem Einleiten des StilIsetzvorganges unmittelbar zum Stehen. Dabei
ist trotz der hohen Nachsteuergeschwindigkeit des Nebenantriebes ein präzises Einhalten
der Nadelsollstellung gewährleistet.
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Bei der Ausbildung nach Fig.5 kommen die Schleifringe für die elektromagnetische
Kupplung 28 des Ausführungsbeispieles nach Fig.4 in Fortfall. Hierbei wird die Welle
13 von einem hohlzylindrischen Tauchanker 38 umgeben. In diesem ist die Scheibe
39 mittels des Wälzlagers 40 gelagert. Die Scheibe 39 ist drehfest mit der Welle
13 verbunden. Sie kann in Richtung und Gegenrichtung des Pfeiles B axial verschoben
werden. Beim axialen Verschieben wird der Anker 38 in Richtung oder Gegenrichtung
des Pfeiles B gegenüber dem ruhenden Gehäuseteil 41 verschoben. Die Rückstellfeder
42 ist bestrebt, den Anker 38 bei entregtem Magneten in die in Fig. 5 gezeigte Lage
zu bringen, in welcher die Kupplungsscheibe 39 mit dem Bremsbelag 43 zur Anlage
auf dem ruhenden Gehäuseteil 41 kommt. Läuft die Welle 13 hierbei noch um, dann
wird sie abgebremst.
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Auf dem Anker 38 ist ein magnetisch leitendes Rohr 44 aufgebracht.
Über dieses wird der Anker, zumindest teilweise, bei seinem Axialverschieben im
Magnetkern 45 geführt. Das Rohr 44 ragt noch in den Ringbund 46 des ruhenden Gehäuseteiles
41 ein. Es kann unter Umständen mantelseitig vom Ringbund 46 geführt werden.
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Durch diese Ausbildung des Magneten bzw. seines Ankers wird erreicht,
daß der Luftspalt sowohl bei angezogenem als auch bei nicht angezogenem Anker verhältnismäßig
klein ist. Praktisch ändert er seine Größe kaum. Die magnetischen Kraftlinien finden
sowohl in der zurückgestellten Lage des Ankers als auch in dessen angezogener Lage
einen fast gänzlich im Eisen verlaufenden Weg vor. So können bei der in Fig.5 gezeigten
nicht angezogenen Lage des Ankers 38 die magnetischen Kraftlinien ihren Weg vom
Magnetkern 45 über den Anker 38, das ruhende Gehäuseteil 41 und zurück über das
Rohr 44 nach dem Magnetkern 45 nahezu völlig im Eisen nehmen.
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Die Magnetspule ist mit 47 bezeichnet. Sie ist ebenso wie der Magnetkern
45 ruhend im Gehäuse 48 eingebaut. Der Scheibe 39 gegenüber befindet sich die vom
langsam laufenden Antrieb aus angetriebene Gegenscheibe 49. Zu deren Antreiben dient
ein gesonderter Motor 50.
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Wird an die Spule 47 Spannung gelegt, der Magnet mithin erregt, dann
wird der Anker 38 in Gegenrichtung des Pfeiles B verschoben, wobei er die Scheibe
39 in der gleichen Richtung verstellt und an die Gegenscheibe 49 zur Anlage bringt,
so daß eine Kupplung zwischen diesen Scheiben hergestellt und die Welle 13 vom Motor
50 aus angetrieben wird. Wird die Stromzuleitung zur Spule 47 unterbrochen, dann
zieht die Rückstellfeder 42 den Anker 38 zurück, so daß die Scheibe 39 zur Anlage
an das Gehäuseteil 41 kommt, mithin abgebremst wird.
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Die Magnetspule 47 wird wiederum über den Schalter 23 und das Relais
24 eingeschaltet. Die Feder 42 bewirkt die sofortige Abbremsung, sobald die Spule
47 abgeschaltet ist. Gegenüber der Ausbildung nach Fig. 4 unterscheidet sich die
in Fig. 5 veranschaulichte Nähmaschine noch dadurch, daß die Tachometerdynamo und
das Relais 31 mit dem Kontakt 30 durch den Kondensator 51 ersetzt worden
sind.
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Beim Ingangsetzen der Nähmaschine wird der Schalter 23 geschlossen.
Die Nähmaschinenwelle wird auf ihre hohe Drehzahl gebracht, und zugleich wird die
Spule 47 erregt. Das Kupplungsglied 16 läuft daher mit der Geschwindigkeit des Nebenantriebes
um. Beim Freigeben des Fußtrittes 22 wird die Triebverbindung zwischen der Schwungscheibe
10 und der Kupplungsscheibe 21 unterbrochen. Dies hat zunächst keinen Einffuß auf
das Relais 24, da die Stromzuleitung über den parallel zum Schalter 23 liegenden
Kontakt 27 noch erfolgen kann. Zwar wird die Stromzuleitung über den Kontakt 27
jedesmal unterbrochen, wenn die Bürste B des Synchronisators auf den Abschnitt
1 aufläuft, aber die Stromzuführung
zum Relais ist auch
während der Unterbrechung sichergestellt, weil der Kondensator 51 während der Unterbrechung
des Stromkreises durch den Synchronisator aufgeladen wird und der Ladestrom weiterhin
das Relais speist. Wenn die D_ehz ahl der Nähmaschinenwelle 3 auf die festlegbare
Soil-Abschaltdrehzahl gesunken ist, dann vermag der Kondensator nicht mehr während
der ganzen Zeit, in welcher die Bürste B dem Abschnitt 1 gegenübersteht, Strom in
ausreichender Menge an das Relais zu liefern. Daher wird dann das Relais 24 entregt,
so daß die Kontakte 26 und 27 geöffnet werden, mithin die Triebverbindung zwischen
der Scheibe 39 und der Gegenscheibe 49 getrennt wird. Die Feder 42 bewirkt ein sofortiges
Abbremsen der Scheibe 39 und damit des Kupplungsgliedes 16.
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Der Nähantrieb nach Fig.5 weist die gleichen Vorteile auf wie der
in Fig. 4 dargestellte. Diesem gegenüber weist er aber den Vorzug auf, daß die Schleifringe
bei der Magnetkupplung in Fortfall gekommen sind und daß die Tachometerdynamo mit
dem ihr zugeordneten Relais durch einen Kondensator ersetzt worden ist.
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Der Nähantrieb nach Fig.6 gleicht weitgehend dem in Fig. 5 gezeigten.
Bei ihm ist aber das Relais 24 in Fortfall gekommen. Im Steuerkreis ist jetzt
ein Thyratron 52 vorgesehen. Dessen Anodenkreis liegt an Wechselspannung, beispielsweise
220 V. Bei Stromfluß durch das Thyratron fließt durch die Spule 47 Strom, die Magnetkupplung
wird eingeschaltet. Ist dies nicht der Fall, sperrt das Gitter G den Stromdurchgang
infolge der Gittervorspannung über den Widerstand 53. Wird die Gittervorspannung
beim Einlegen des Schalters 23 kurzgeschlossen, dann zündet das Stromtor, so daß
über die Spule 47 Strom fließt. Wird der Schalter 23 freigegeben, dann wird die
negative Vorspannung jedesmal unterbrochen, wenn die Bürste am Synchronisator von
der Isolierstelle unterfahren wird. Die Stromzuführung zur Röhre 52 ist jedoch auch
während der Unterbrechung sichergestellt, weil dann der Kondensator 51 aufgeladen
wird, und die Vorspannung bleibt erhalten, so daß die Magnetspule erregt bleibt.
Erst wenn die Spannung des Kondensators 51 auf einen bestimmten Wert gefallen ist,
was dann der Fall ist, wenn die Nähmaschinenwelle 3 auf die festgelegte Soll-Abschaltdrehzahl
abgefallen ist, wird das Thyratron gesperrt, so daß die Spule 47 abgeschaltet wird,
worauf die Feder 42 das endgültige Anhalten der Nähmaschine augenblicklich herbeiführt.
Der Selbsthaltekontakt 54 wird bei dem dargestellten Beispiel von dem ortsfesten
Kontaktstück 55 und dem mit diesem zusammenwirkenden Gegenkontaktstück 56 an der
Scheibe 39 gebildet.
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Da das Thyratron praktisch trägheitslos schaltet, wird die Stillsetzzeit
noch weiter verkürzt. Hinzu kommt, daß der Synchronisator vom Schaltstrom weniger
beansprucht wird, weil letzterer bei Verwendung eines Thyratrons kleiner ist als
bei Verwendung eines Relais. Die Lebensdauer des Synchronisators wird infolgedessen
erhöht.
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Die Steuerung ist so ausgebildet, daß beim Betätigen des Fußtrittes
22 zum Ingangsetzen der Nähmaschine zunächst der Schalter 23 geschlossen und erst
beim weiteren Durchtreten des Fußtrittes 22 die Kupplungsscheibe 21 an die Schwungscheibe
10 angekuppelt wird. Wenn dann dafür gesorgt wird, daß beim anfänglichen Schließen
des Schalters 23 die Kupplungsscheibe 21 noch mit dem Kupplungsglied 16 gekuppelt
bleibt, läßt sich erreichen, daß beim Betätigen des Fußtrittes 22 im Sinne der Ingangsetzung
der Nähmaschine die Nähmaschinenwelle 3 zunächst mit langsamer Drehgeschwindigkeit
umläuft und erst von dieser aus beim weiteren Durchtreten des Fußtrittes 22 auf
hohe Drehgeschwindigkeit gebracht wird. Die Bedienungsperson kann demzufolge entweder
die Nähmaschine langsam anfahren oder schnell in Gang setzen, was davon abhängt,
ob sie den Fußtritt 22 zunächst nur so weit verstellt, daß lediglich der Schalter
23 geschlossen wird, und ihn dann weiterbewegt, bis zusätzlich die Kupplungsscheibe
21 von dem Kupplungsglied 16 gelöst und an die Schwungscheibe 10 angekuppelt wird,
oder ob sie den Fußtritt 22 zügig in seine Endstellung bringt. Auch ist es selbstverständlich
möglich, die Nähmaschinenwelle 3 für längere Zeitdauer mit der geringeren Geschwindigkeit
anzutreiben. Damit ist die Näherin in der Lage, entweder eine Näharbeit schnell
durchzuführen, indem sie den Fußtritt aus der Ruhelage heraus in einem Zug voll
durchtritt und damit mit hoher Geschwindigkeit näht, oder eine Näharbeit, die beispielsweise
erhöhter Sorgfalt bedarf, langsamer auszuführen, indem sie den Fußtritt nur halb
durchtritt und auf dieser Höhe hält, wobei der Schalter 23 geschlossen und die Welle
3 mit niederer Geschwindigkeit angetrieben wird, die Näherin also mit niedrigerer
Geschwindigkeit näht.
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Die Möglichkeit, beim Verstellen des Fußtrittes 22 zunächst das Ingangsetzen
der Nähmaschinenwelle 3 mit niedriger Geschwindigkeit und dann erst deren Antreiben
mit hoher Geschwindigkeit zu bewirken, läßt sich in einfacher Weise dadurch erreichen,
daß die Feder des Schalters 23 schwächer bemessen wird als die Rückzugsfeder, die
der Kupplungsscheibe 21 zugeordnet ist.