DE19612564C1 - Nähmaschine mit abgedichtetem Nadelstangen- und Stoffdrückerstangen-Antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine mit mindestens einer Na­ delstange und ggf. einer Stoffdrückerstange, die in einem Gehäuse gelagert und auf- und abbewegbar angetrieben sind, wobei die Stan­ gen gegenüber dem Gehäuse mittels eines Dichtelements abgedichtet sind.

Die nicht vorveröffentlichte DE 1 95 13 406 A1 zeigt eine Nähmaschine, bei der die Nadelstange gegenüber dem Gehäuse mittels eines Dicht­ elementes abgedichtet ist. Die US 4,545,312 offenbart eine Tufting-Maschine, bei der die Stangen über eine schleifende Dich­ tung gegen das Gehäuse gedichtet sind.

Als Dichtelemente wurden auch O-Ringe eingesetzt, die jedoch nur für langsam laufende Nähmaschinen Verwendung finden können. Bei einer modernen Nähmaschine, die 6000 und mehr Stiche pro Minute ausführt, wird ein O-Ring durch die entstehenden Reibungskräfte einem solch großen Verschleiß unterworfen, daß seine Dichtwirkung nur kurzzeitig anhält. Das zur Schmierung im Gehäuse an die sich drehenden bzw. oszillierenden Bauteile gegebene Öl tropft dann bei Stillstand der Nähmaschine aus dem Gehäuse heraus, da es an den Stangen herabläuft. Dabei ist nicht nur der Ölverlust ein ent­ scheidendes Kriterium, sondern insbesondere die damit verbundene Verschmutzungsgefahr für das Nähgut.

Mit der Erhöhung der Stichzahlen moderner Nähmaschinen mußte des­ halb auf ein Dichtelement verzichtet werden. Zur Abdichtung wurde am oberen Ende der metallischen Führungsbuchse eine scharfe Kante ausgebildet, die an den Stangen befindliches Schmiermittel ab­ streift. Die DE 22 29 005 C3 offenbart eine Nähmaschine, bei der am unteren Ende der Führungsbuchse eine ringförmige Sammelrinne vorgesehen ist, in der sich das von der Nadelstange abgestreifte Öl sammelt. Über eine mit der Sammelrinne in Verbindung stehenden Ölabflußleitung kann es dann in das Gehäuse zurückgesaugt werden.

Aufgrund der Querkräfte des Antriebs, die auf die Nadelstange und die Stoffdrückerstange einwirken, biegen sich diese durch, wodurch sich der von der scharfen Kante gebildete Spalt zwischen der Füh­ rungsbuchse und der Stange vergrößert. Dadurch kann der Ölfilm nur unzureichend abgestreift werden und das zuvor geschilderte Problem, der Verschmutzung des Nähgutes tritt erneut auf. Außerdem gelangt die Stange in Kontakt mit der Lagerbuchse, woraus Ver­ schleiß resultiert.

Von dieser Problemstellung ausgehend soll eine Abdichtung für die Nadelstange und die Stoffdrückerstange einer gattungsgemäßen Näh­ maschine geschaffen werden, die funktionssicher und kostengünstig realisierbar ist.

Die Problemlösung erfolgt dadurch, daß bei einer gattungsgemäßen Nähmaschine als Dichtelement eine im Verbrennungsmotorenbau bekannte Ventilschaft­ dichtung eingesetzt ist.

Eine Ventilschaftdichtung ist beispielsweise aus der DE 29 43 524 C2 der dem Firmenprospekt der Firma CR-Elastomere GmbH, Lever­ kusen, "Drucksache Nr. 89 21 49-6/89", bekannt.

Ventilschaftdichtungen werden normalerweise ausschließlich in Ver­ brennungsmotoren eingesetzt. Ventilschaftdichtungen sind Stangen­ dichtungen, die für höchste Belastungen und Temperaturen konzi­ piert sind. Sie bestehen in aller Regel aus einem metallischem Versteifungsring, der mit einer aus einem Elastomerteil ein­ schließlich Membrane und einem Schraubenzugfederring bestehenden Dichtlippe zusammen vulkanisiert wird.

Die Abstreifwirkung der Ventilschaftdichtung wird bekanntlich im dynamischem Betrieb im wesentlichen durch die auf den Ventilschaft ausgeübte Radialkraft, bzw. den Kontaktwinkel zwischen Ventil­ schaft und Dichtlippe auf der Mediumseite und der Größe des Feder­ wirkabstandes erzielt. Durch die Anteile aus der Dehnung der Dichtlippe selbst und des aufgelegten Schraubenzugefederringes wird die Radialkraft aufgebracht. Wesentliches Merkmale einer Ven­ tilschaftdichtung ist es, daß sie einen Öldurchsatz zuläßt, der je nach Bauart des Verbrennungsmotors verschieden ist. Durch entspre­ chende konstruktive Auslegung wird durch Veränderung im Dichtlip­ penbereich der notwendige Öldurchlaß erzielt. In gewissen Grenzen kann dies durch Variation des positiven Federwirkabstandes und des mediumseitigen Kontaktwinkels gesteuert werden.

Um ein Festlaufen der Ventile bzw. der Ventilschäfte im Zylinder­ kopf des Verbrennungsmotors zu verhindern, ist ein gewisser Öl­ durchsatz zwingend notwendig. Die Ventilschaftdichtung ist dabei so ausgelegt, daß sie die Förderung des Öls in einer Richtung be­ günstigt. Das in den Zylinderkopf geförderte Öl, das bewußt von den Ventilschaftdichtungen durchgelassen wird, richtet in einem Verbrennungsmotor keinen Schaden an, da es im Brennraum verbrannt wird.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß eine für einen Verbren­ nungsmotor konzipierte Ventilschaftdichtung als Dichtelement zwi­ schen dem Gehäuse und der auf- und abbewegbaren Nadel- und ggf. Stoffdrückerstange einer Nähmaschine anderen Gesetzmäßigkeiten unterworfen ist und die durchgelassene Schmiermittelmenge so ge­ ring ist, daß sie im Betrieb bzw. im Stillstand der Nähmaschine vernachlässigbar ist. In einem Versuchsbetrieb von 700 Stunden reiner Laufzeit bei einer Drehzahl der Armwelle von 7000 min^-1 konnte kein Ölaustritt an der Nadelstange festgestellt werden. Obwohl kein Öl von der Nadelstange abgeputzt wurde, war ein aus­ reichender Schmierfilm vorhanden, um ein Fressen zwischen der La­ gerbuchse und den Stangen (Gleitgeschwindigkeit etwa 6,76 ms^-1) zu verhindern.

Da Ventilschaftdichtungen ein Massenartikel sind, sind sie äußerst preiswert und in großer Variationsbreite beschaffbar. Die bisher zur Ölabstreifung notwendige scharfe Kante an der Führungsbuchse kann folglich entfallen. Die durch den Kurbeltrieb auftretenden Querkräfte und damit einhergehendes Verbiegen der Stangen können durch die Ventilschaftdichtung, die elastisch nachgibt, aufgefan­ gen werden. Da keine Berührung der Stangen mit der Lagerbuchse (scharfe Kante) möglich ist, ist folglich eine mechanische Beschä­ digung der Stangen ausgeschlossen. Die Nadel- und Stoffdrücker­ stangen können folglich aus einem gegenüber bisherigen Materialien wesentlich kostengünstigerem und leichterem Material (bei­ spielsweise Aluminium) hergestellt werden, das aber gegenüber hochfestem Stahl verschleißfreudiger ist, und sich deshalb bisher ein Einsatz solchen Materials verbot. Mit der Verwendung leichte­ ren Materials werden auch die freien Massenkräfte höherer Ordnung deutlich reduziert, so daß nicht nur gerade bei hohen Drehzahlen eine Geräuschminimierung resultiert, sondern auch die Antriebslei­ stung der Motoren reduziert werden kann, bzw. bei gleichbleibender Leistung das übertragbare Moment entsprechend ansteigt.

Ein sich mit der Zeit einstellender geringfügiger Verschleiß an der Nadel- bzw. Stoffdrückerstange und deren Führungsbuchsen führ­ te zu einer Zunahme des Öldurchsatzes (Lagerspielvergrößerung). Mit dem Einsatz der Ventilschaftdichtung ist eine verschleißbe­ dingte Lagerspielvergrößerung ohne Einfluß auf den Öldurchsatz. Dies wiederum ermöglicht größere Fertigungstoleranzen und damit niedrigere Herstellkosten.

Durch den Einsatz der Ventilschaftdichtung ist es außerdem möglich, die Dichtstelle in das Gehäuse über der Lagerstelle zu bringen. Damit ist es nun nicht mehr notwendig, mit hohem konstruktive Aufwand Öl in das Gehäuseinnere zurückzufördern, das bereits das Lager passiert hat und auf das Nähgut herabzutropfen droht.

Nach Entfernen der Nadel- bzw. Stoffdrückerstange kann die Ventil­ schaftdichtung einfach entfernt werden. Sollte im Laufe des Be­ triebes dennoch ein zu hoher Verschleiß der Ventilschaftdichtung eintreten, ist ein rascher und kostengünstiger Ersatz möglich, so daß die Stillstandszeiten und der damit einhergehende Produktions­ ausfall gering ist.

Konstruktiv muß nur eine Änderung der Lagerbuchse vorgesehen wer­ den, so daß auch ein Umrüsten bzw. Nachrüsten bei im Betrieb be­ findlichen Maschinen problemlos möglich ist.

Anhand einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 den Teilschnitt durch den Arm einer Nähmaschine im vor­ deren Bereich;

Fig. 2 die Sicht in den Maschinenarm gemäß Sichtpfeil II nach Fig. 1;

Fig. 3 die schematische Darstellung einer Nähmaschine;

Fig. 4 die vergrößerte Teildarstellung der Lagerbuchse mit dar­ auf angeordneter Ventilschaftdichtung;

Fig. 5 die Ansicht gemäß Sichtpfeil V nach Fig. 4.

Die Nähmaschine besteht im wesentlichen aus dem Ständer 20, und dem Arm 21 sowie der Grundplatte 22. Im Gehäuse 1 des Armes 21 ist eine in horizontaler Richtung verlaufende Armwelle 2 angeordnet, die über einen hier nicht näher dargestellten Elektromotor ange­ trieben wird. Am vorderen Ende der Armwelle 2 ist über einen Kur­ beltrieb 9 mindestens eine Nadelstange 5 und eine Stoffdrücker­ stange 6 auf- und abbewegbar angetrieben vorgesehen. Die Stangen 5, 6 laufen durch im unteren Teil des Gehäuse 1 festgesetzte La­ gerbuchsen 3, 3a und führen aus dem Gehäuse 1 heraus. In bekannter Weise ist am unteren Ende der Nadelstange 5 die Nadel 4 und am unteren Ende der Stoffdrückerstange 6 der Stoffdrückerfuß 7 ange­ ordnet.

Wie Fig. 4 beispielhaft für eine Lagerstelle zeigt, ist die La­ gerbuchse 3 an ihrem oberen, in das Gehäuse 1 hineinragenden Ende mit einen umlaufenden Absatz versehen, auf die eine handelsübliche Ventilschaftdichtung 10 so aufgesetzt ist, daß die Dichtlippe 8 oberhalb der Lagerbuchse 3 bzw. an der Nadelstange 5 anliegt. Die zur Abdichtung notwendige Radialkraft wird über den Schraubenzug­ federring 11 aufgebracht. Die konstruktiven Verhältnisse der La­ gerbuchse 3 und der Ventilschaftdichtung 10 entsprechen denen der Lagerbuchse 3a mit der Ventilschaftdichtung 10a für die Stoff­ drückerstange 6. Der Kontaktwinkel α zwischen der Stange 5, 6 und der Dichtlippe 8 ist unter anderem maßgebend für die Abstreifwir­ kung der Ventilschaftdichtung 10, 10a im dynamischen Betrieb. Zur Verwendung in der Nähmaschine ist die Ventilschaftdichtung 10, 10a aus dem Herstellerprogramm entsprechend des Dichtsitzdurchmessers und des Befestigungsdurchmessers auszuwählen.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Armwelle
3 Lagerbuchse
3a Lagerbuchse
4 Nadel
5 Nadelstange
6 Stoffdrückerstange
7 Stoffdrückerfuß
8 Dichtlippe
9 Kurbeltrieb
10 Ventilschaftdichtung
10a Ventilschaftdichtung
11 Schraubenzugfederring
20 Ständer
21 Arm
22 Grundplatte

Claims (1)

1. Nähmaschine mit mindestens einer Nadelstange (5) und ggf. einer Stoffdrückerstange (6), die in einem Gehäuse (1) gelagert und auf- und abbewegbar angetrieben sind, wobei die Stangen (5, 6) gegen­ über dem Gehäuse (1) mittels eines Dichtelements abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtelement im Verbrennungsmotorenbau bekannte Ventilschaftdichtung (10, 10a) eingesetzt ist.