DE2227892A1

DE2227892A1 - Nahmaschine

Info

Publication number: DE2227892A1
Application number: DE19722227892
Authority: DE
Inventors: H H Holl; J O Kleinschmidt; H E Walter
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1971-06-11
Filing date: 1972-06-08
Publication date: 1972-12-21
Also published as: AU460013B2; GB1385773A; US3667413A; FR2141077A5; CH552702A; SE375813B; IT960663B; AU4178172A; NL7206009A

Description

PATENTANWAtTt

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEAAANN 2227892

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MDNCHEN HAMBURG TELEFON: 395314 2000 HAMBURG 50, ^*" & 72 TELEGRAMME: KARPATENT KONIGSTRASSE 28

W. 25 251/72 8/Jä

!Ehe Singer Company
Elizabeth, Hew Jersey (V.St.A.)

Nähmaschine«

Die Erfindung bezieht aich auf eine Kühleinrichtung für die Antriebseinheit einer Nähmaschine.

Bisher sind Elektromotoren auf einem äußeren Ende einer Hauptantriebswelle einer nähmaschine angeordnet worden, und es ist bekannt, ein Handrad in unmittelbarer Nähe solcher Motoren oder als ein Teil von ihnen vorzusehen, jedoch ohne irgendwelche besonderen Isolier- oder Kühleinrichtungen» Bei vielen bekannten Ausführungen bildete die Warme Zerstreuung kein Problem, weil die bekannten Motoren eine merklich größere Masse im Verhältnis zu der entwickelten Energie als neuzeitige Motoren hatten, so daß sie von sich aus eine ausreichende Wärmezerstreuung ermöglichten. Ferner waren viele bekannte Ausführungen lediglich Motoren, wohingegen die Antriebseinheit gemäß der Erfindung zusätzlich au. einem Motor Energiesteuer- und übertragungsvorrichtungen, wie beispielsweise Bremsmechanismen, die ebenfalls Wärme erzeugen^ umfassen kann.

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ORIGINAL INSPECTED

Weiterhin sind die meisten "bekannten Elektromotoren zur Atmosphäre offen, so daß Kühlluft von der Außenseite des Motors durch den Motor, hindurchgeführt werden kann. Um durch Bürstenfunken verursachte Beschädigung zu vermeiden, können moderne Motoren abgedichtet sein, und dies "bildet ein eftjthaftes Problem hinsichtlich der Art, in welcher Wärme, die in dem Motoranker erzeugt wird, zerstreut werden kann.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine elektrisch betätigte Nähmaschinen-Antriebseinheit, welche nahe dem Handrad direkt an dem Nähmaschinengehäuse angebracht ist, mit einer Einrichtung zu versehen, welche die Wärmeübertragung von der Antriebseinheit auf das Handrad derart steuert, daß die Temperatur des Handrads innerhalb eines Bereichs gehalten werden kann, der für eine die Nähmaschine bedienende Person angenehm ist.

Gemäß der Erfindung, ist eine Nähmaschine mit einem Gehäuse, in welchem eine Hauptwelle gelagert ist, einer elektrisch betätigten Antriebseinheit, die einen Elektromotor enthält, der ein Gehäuse aufweist, in welchem eine Motorwelle gelagert ist, einer Einrichtung zum Befestigen des Motorgehäuses an dem Nähmaschinengehäuse, einem auf der Hauptwelle zwischen dem Nähmaschinengehäuse und dem Motorgehäuse angeordneten Handrad und einer Kupplungseinrichtung zum arbeitsmäßigen Verbinden der Motorwelle mit der Hauptwelle der Nähmaschine gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung, die einen zwischen der Motorwelle und der Hauptwelle der Nähmaschine angeordneten wärmeisolierenden Teil, welcher die Wärmeleitung von dem Elektromotor über die Hauptwelle der Nähmaschine zu dem Handrad auf ein Minimum herabsetzt, einen mit dem Handrad arbeitsmäßig verbundenen Ventilator, eine zu dem Ventilator führende Lufteinlaßleitung und einen Luftauslaßleitung aufweist, die von dem Ventilator zu einer Luftauslaßöffnung führt, welche so angeordnet ist, daß sie Kühlluft über das Gehäuse des Elektromotors richtet.

Die Kühleinrichtung gemäß der Erfindung ist von besonde-

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rem Nutzen, wenn sie "bei einer Antriebseinheit verwendet wird, die^inen eine kleine Trägheit aufweisenden Elektromotor derjenigen Art enhält, bei welchem der Anker in einem abgeschlossenen Abteil angeordnet ist. Das Erreichen der Zwecke der vorliegenden Erfindung wird dadurch gefördert, daß dem Anker des eine kleine Trägheit aufweisenden und innerhalb dr j abgeschlossenen Abteils angeordneten Elektromotors Zentrifugalventilatorflügel vorgesehen werden, welche dazu dienen, die Übertragung von innerhalb des Motors erzeugter Wärme aus der Nähe der Motorantriebswelle nach außen zu dem Motorgehäuse und in unmittelbare Nähe des um den Umfang des Elektromotors gerichteten, sich bewegenden Kühlluftvorhangs zu unterstützen·

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Pig. 1 ist eine Seitenansicht einer Nähmaschine mit einer direkt an ihr angebrachten Antriebseinheit, an welcher die Erfindung verkörpert ist.

Pig· 2 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittsansicht der Antriebseinheit gemäß Pig· 1, Pig. 3 ist eine -Endansicht der Hauptantriebswelle der Nähmaschine, und sie zeigt die Kupplung für die Antriebseinrichtung, das Handrad und den Abstützteil für die Antriebseinheit, wobei 3eäoch die Antriebseinheit abgenommen ist. Pig. 4 ist eine Endansicht der Antriebseinheit, von der

der Nähmaschine zugekehrten Seite her gesehen. Pig. 5 ist eine schaublidliche Ansicht des Handrads, Pig. 6 ist eine Schnittansicht des Elektromotors nach der Linie 6-6 der Pig. 2·

Pig, 7 ist eine auseinandergezogene schaubildliche Ansicht der Kupplungselemente zwischen der Nähma~ schinenantriebs*elle und der Antriebseinheit zusammen mit dem dazwischen angeordneten Isolierteil,

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In I¹Ig. 1 ist eine herkömmliche Nähmaschine dargestellt, die ein Gehäuse mit einem Arbeitsstücktragbett 11, einen von dem Bett nach oben stehenden Ständer 12 und einen sich von dem Ständer über das Bett erstreckenden Arm 13 aufweist. Die Nähmaschine ist als auf einem Energietisch 14 abgestützt dargestellt. Die Nähmaschine ist mit Stichbildeinstrumenten versehen, von denen in Fig. 1 nur die Nadel 15 wiedergegeben ist. Die Stichebildeinstrumente werden von einer Hauptwelle 16 betätigt, die in dem Arm 13 des Nähmaschinengehäuses gelagert ist. Die Arbeitsverbindungen zwischen der Hauptwelle und der Nadel und den anderen Stichebildeinstrumenten können irgendeine übliche Form haben.

Wie in Fig. 1 wiedergegeben,ist eine allgemein mit 20 bezeichnete. Antriebseinheit an dem Nähmaschinengehäuse über dem Energietisch 14 direkt angebracht. Die Antriebseinheit 20 kann, wie dies weiter unten im einzelnen erläutert wird, zusätzlich zu einem Motor Hilfemechanismen, wie Bremsvorrichtungen u. dgl., enthalten. Ein Kabel 21 erstreckt sich von der Antriebseinheit 20 zu einer elektrischen Schalttafel 22, die unter dem Energietisch 14 angeordnet sein kann. Das Kabel kann Steuerleitungen sowie Leiter für die Energiezufuhr zu der Antriebseinheit enthalten.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist das Nähmaschinengehäuse an der VerbindungstelIe zwischen dem Ständer 12 und dem Maschinenarm 13 mit' einem Sitz 30 zur Aufnahme der Ab- ■ Stützeinrichtung für die Antriebseinheit 20 ausgebildet. Vorzugsweise ist der Sitz 30 mit einer Öffnung 31 versehen, die mit dem Inneren des Maschinengehäuses in Verbindung steht. Die Hauptwelle 16 der Nähmaschine erstreckt sich durch d-ie Öffnung 31 hindurch und trägt ein Kupplungselement 32, das an seinem freien Ende mit einer Sackbohrung 33 versehen ist. Das Kupplungselement 32 ist an der Hauptwelle 16 der Nähmaschine mittels einer Stellschraube 34 und einer Kopfschraube 35 befestigt, die in die Hauptwelle 16 axial eingeschraubt und so ausgebildet ist, daß ihr Kopf am

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Grund der Sackbohrung 33 in dem Kupplungselement 32 anliegt. An dem freien Ende des Kupplungselement es 32 1st eine Mehrzahl von im Abstand voneinander befindlichen, sich axial erstreckenden Fingern 36 ausgebildet (Fig. 7), über welche eine Antriebsverbindung mit einem Elektromotor erfolgt, wie dies weiter unten beschrieben wird.

Von dem Sitz 30 an dem Nähmaschinengehäuse ist ein innerer Flansch 40 eines Abstiltzteils 41 aufgenommen, der an dem Maschinengehäuse mittels Kappenschrauben 42 befestigt istο Der innere Flansch 40 ist mit Seiner Öffnung 43 versehen, die der Öffnung 31 in dem Nähmaschinengehäuse benachbart ist. Ein an dem Abstützteil 41 ausgebildeter glockenförmiger äußerer Flansch 44 ist mit einem Motoraufnahmesitz 45 und mit durchgehenden Löchern 46 für Befestigungsschrauben 47 versehen, mittels welchen ein Elektromotor an dem Flansch 44 befestigt werden kann.

Auf dem an der Hauptwelle 16 der Nähmaschine angeordneten Kupplungselement 32 ist mittels Stellschrauben 50 ein Nabenteil 51 eines Handrads 52 befestigt. Das Handrad 52 ist mit einer Felge 53 versehen, die in einer an der Innenseite des Abstützteils 41 ausgebildeten kreisförmigen Vertiefung 54 angeordnet ist. Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist der Abstützteil 41 mit einem oberen Ausschnitt 55 versehen, der ein Segment der Handradfelge 53 zum leichten Erfassen durch die die Nähmaschine bedienende Person freilegt. Die Felge 53 des Handrads 52 ist vorzugsweise von seinem Nabenteil 51 mittels einer Mehrzahl von in gleichem Abstand voneinander liegenden Speichen 56 abgestützt (Fig. 5), die vorzugsweise radial verwunden und außerdem relativ zur Drehachse des Handrads geneigt sind, so daß sie Flügel eines Ventilators bilden, die dahingehend wirken, Luft in Sichtung von links nach rechts (gemäß Fig. 2) in Bewegung zu setzen. Der Ventilator könnte auch von einem Teil gebildet sein, der getrennt von dem Handrad ausgebildet, aber mit ihm arbeitsmäßig vereinigt ist, um Luft zu bewegen, wenn sich

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das Handrad dreht.

In dem Nähmaschinengehäuse ist eine Lufteinlaßöffnung 60 ausgebildet, durch welche hindurch von dem durch die Handradspeichen 56 gebildeten Ventilator angesaugte luft in das Nähmaschinengehäuse hineingeführt werden kann. Von der Lufteinlaßöffnung 60 ist eine Luftleitung über die Öffnungen 31 und 43 in dem Nähmaschinengehäuse bzw. in dem Abstützteil 41 zu dem Ventilator geschaffen· Wie aus Pig. und 3 ersichtlich ist, ist in dem äußeren Plansch 44 dee Abstützteils 41 eine Mehrzahl von radial gewundenen Luftkanälen 61 ausgebildet, deren jede in einer Luftauslaßoffnung 62 am Umfang der Antriebseinheit 20 endigt. Daher wird, wenn die Nähmaschine sich im Betrieb befindet, durch den von den Handradspeichen 56 gebildeten Ventilator Umgebungsluft in das Nähmaschinengehäuse und über die darin befindliche Hauptwelle 16 gesaugt, dann auf einem gewundenen Weg in dichte Berührung mit dem Abstützteil 41 gebracht und durch die in dem Abstützteil 41 vorgesehenen Luftauslaßkanäle 61 hindurch in einer Mehrzahl von unterteilten Strömen über den Abstützteil geführt und schließlich durch die Auslaßöffnungen 62 hindurch um den Außenumfang der Antriebseinheit 20 verteilte

Auf dem Sitz 45 des Abstützteils 41 ist ein allgemein mit 70 bezeichneter Elektromotor befestigt, der ein zylindrisches Gelläuse 71 aufweist, das an jeuein Ende mit kreisrunden Endplatten 72 versehen ist, deren jede mittels Bolzen 73 befestigt ist, um ein im wesentlichen luftdichtes Abteil 74 zu schaffen. Innerhalb dieses Abteils 74 ist eine Motorwelle 75 durch in den Endplatten 72 vorgesehene Lager 76 drehbar abgestützt. Auf der Motorwelle 75 ist innerhalb des luftdichten Abteils 74 ein die Form einer Scheibe aufweisender Anker 77 befestigt, der sich in dem Abteil 74 relativ zu einer Mehrzahl von Permanentemagneten 78 dreht, die auf den Endplatten 72 abgestützt sind.

In dem luftdichten Motorabteil 74 sind ferner Bürsten

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fest angeordnet, die mit auf den scheibenförmigen Anker 77 aufgedruckten oder in anderer Weise gebildeten elektrischen Wicklungen in Kontakt stehen, um einen eine geringe Trägheit aufweisenden Elektromotor von der Art zu schaffen, wie er in der USA-Patentschrift 2 970 238 aufgezeigt und im einzelnen beschrieben ist; An jeder Seite des scheibenförjiigen Ankers 77 ist ein Zentrifugalluftflügelrad 80 bzw· 81 mittels einer Stellschraube 82 befestigt. Diese Flügelräder dienen dazu, während des Betriebs des Motors die Zirkulation der Luft innerhalb des luftdichten Motorabteils 74 aufrechtzuerhalten, um die Übertragung von innerhalb des Motorabteils erzeugter Wärme auf das zylindrische Gehäuse 71 des Motors zu unterstüzten.

Auf der Motorwelle 75 ist außerhalb der einen Endplatte 72 des Motorgehäuses 71 und innerhalb des Abstützteils 41 eine Bremsscheibe 90 befestigt, die einen aus einem Material hoher Reibung bestehenden Belag 91 aufweist· Auf in dieser Endplatte 72 des Motorgehäuses 71 befestigten Führungsstiften 92.ist ein Bremsschuh 93 verschiebbar gelagert, welcher vorzugsweise als Elektromagnet ausgebildet ist, der, wenn er erregt wird, in Bremseingriff mit dem Reibbelag 91 der Bremsscheibe 90 gezogen wird. Auf den Führungsstiften 92 angeordnete Schraubenfedern 94 dienen dazu, den Bremsschuh 93 außer Eingriff mit der Bremsscheibe 90 zu drücken, wenn e*dr Elektromagnet ent regt wird.

Die Welle 75 des Elektromotors 70 trägt innerhalb des Abstützteils 41 ein Kupplungselement 100, dem vorzugsejwise eine Gestalt gegeben ist, die derjenigen des Kupplungselementes 32 an der Hauptwelle 16 der Nähmaschine ähnlich ist. Das Kupplungselement 100 weist daher axiale Finger 101 (Fig. 7) auf, die so angeordnet sind, daß sie mit den Fingern 36 des Kupplungselementes 32 zusammengreifen können, um eine Antriebsverbindung zwischen der Motorwelle 75 und der Hauptwelle 16 der Nähmaschine zu schaffen. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, nehmen die ineinandergreifenden

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Finger 36 und 101 jeweils nur einen Bruchteil des Umfangs der Kupplungselemente ein. Zwischen den Kupplungselementen 32 und 100 ist eine aus wärmeisolierendem Material, wie Kautschuk od. dgl., "bestehende Scheite 102 angeordnet (Fig. 7), in welcher radiale Zähne 103 ausgebildet sind, die sich zwischen die ineinandergreifenden Finger 36 und 101 der Kupplungselemente erstrecken und den verbleitenden Umfangsraum zwischen ihnen ausfüllen.

An dem äußeren Ende der Antriebseinheit 20 ist ein Deckel 110 angeordnet, welcher Vorrichtungen, wie z.B. Geschwind igke its- oder Stellungsabfühlmechanismen, die keinen direkten Teil der vorliegenden Erfindung bilden, abschirmen kann.
Die Arbeitsweise

Die Wärme, die im Betrieb des Elektromotors 70 und bei der Betätigung des Bremsschuhs 93 erzeugt wird, könnte, falls sie auf das Handrad 52 übertragen wird, eine Quelle des Un~ behagens und der Belästigung für die die Nähmaschine bedienende Person darstellen. Durch die oben im einzelnen beschriebene Einrichtung wird die Übertragung von Wärme auf das Handrad 52 wirksam auf ein Minimum herabgesetzt und außerdem ein zu beanstandender Temperaturanstieg des Abstützteils 41, der von der Bedienungsperson während der Betätigung des Handrads 52 berührt werden kann, vermieden. Dies wird in zweifacher Weise erreicht, indem erstens die übertragung von Wärme auf das Handrad zufolge Wärmeleitung über die Maschinenhauptwelle 16 durch die zwischen der Motorwelle und der Hauptwelle der Nähmaschine vorgesehene wärmeisolierende Scheibe 102 auf ein Minimum herabgesetzt wird und zweitens ein Belüftungssystem vorgesehen ist, welches von einem mit dem Handrad 52 vereinigten Ventilator und einer Anordnung von Luftleitungen gebildet ist, die so ausgeführt sind, daß sie einen Strom von Kühlluft durch das Handrad hindurch über den Abstützteil 41 und über den äußeren Umfang des Elektromotors erzeugen. Ferner wird

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die Übertragung von innerhalb des Elektromotors erzeugter Wärme gegen seinen äußeren Umfang von den in dem Motorabteil angeordneten Zentrifugalflügelrädern 80, 81 unterstützt. Das Ergebnis ist, daß ein vollkommen eingeschlossener Elektromotor unter hoher Last betrieben werden kann, ohne daß Temperaturen von einer Höhe entwickelt werden, die für den Motor schädlich sein würden. Weiterhin kann das Handrad ohne zu beanstandenden Temperaturanstieg vorteilhaft in unmittelbarer Nähe einer direkt an dem Nähmaschinengehäuse angebrachten elektrischen Antriebseinheit für die Nähmaschine angeordnet werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Nähmaschine mit einem Gehäuse, in welchem eine Hauptwelle gelagert ist, einer elektrisch "betätigten Antriebs einheit, die einen Elektromotor enthält, der ein Gehäuse aufweist, in weichemeine Motorwelle gelagert ist, eine Einrichtung zum Befestigen des Motorgehäuses an dem Nähmaschinengehäuse, einem auf der Hauptwelle zwischen dem Nähmaschinengehäuse und dem Motorgehäuse angeordneten Handrad und einer Kupplungseinrichtung zum arbeitsmäßigen Verbinden der Motorwelle mit der Hauptwelle der Nähmaschine, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung, die einen zwischen der Motorwelle (75) und der Nähmaschinemwelle (16) angeordneten Wärmeisolierenden Teil (102), welcher die Wärmeleitung von dem Elektromotor (70) über die Hauptwelle (16) der Nähmaschine zu dem Handrad (52) auf ein Minimum herabsetzt, einen mit dem Handrad (52) arbeitsmäßig verbundenen Ventilator (56), eine zu dem Ventilator führende Lufteinlaßleitung (60, 31, 43) und eine Luftauslaßleitung (61) aufweist, die von dem Ventilator zu einer Luftauslaßöffnung (62) führt, welche so angeordnet ist, daß sie Kühlluft über das Gehäuse (71) des Elektromagneten (70) richtet.

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (56) von luftantreibenden Flügeln gebildet ist, die sich als Speichen zwischen einem Nabenteil (51) und einem Felgenteil (53) des Handrads (52) erstrecken·

3· Nähmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Befestigen des Motorgehäuses an dem Nähmaschinengehäuse einen zwischen den beiden Gehäusen angeordneten Abstützteil (41) aufweist, welcher mit einer einem Sektor den Felgenteils (53) des Handrads (52) freiliegenden Umfangsöffnung (55) versehen ist und in welchem die Luft-

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auslaßleitung (61) und die Luftauslaßöffnung (62) ausgebildet sind·

4. Nähmaschine nach -Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abstützteil (41) eine Mehrzahl von Luftauslaßleitungen (61) ausgebildet sind, deren jede radial verwunden ist und in einer Luftauslaßöffnung (62) endigt, die dem Elektromotor benachbart ist.

5. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (75) und die Hauptwelle (16) der Nähmaschine axial ausgerichtet sind, daß die die Motorwelle (75) und die Hauptwelle (16) arbeitsmäßig miteinander verbindende Kupplungseinrichtung zwei Kupplungselemente (32, 100) von gleichem Durchmesser, die jeweils an einer der Wellen befestigt und mit ineinandergreifenden ^ingern (36 bzw· 101) versehen sind, welche zusammen nur einen Bruchteil des ümf angs der Kupplungselemente einnehmen, und daß ete* der wärmeisolierende Teil (102) aus einer Scheibe besteht, in der radiale Zähne (103) ausgebildet sind, welche sieh zwischen die ineinandergreifenden ^inger (36, 101) der beiden Kupplungselemente erstrecken und den Bruchteil ihres Umfangs ausfüllen, der nicht von den ineinandergreifen Fingern eingenommen ist.

6„ Nähmaschine nach A_nSpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse (71) ein im wesentlichen luftdichtes Abteil (74) enthält, in dem sich ein auf der Motorwelle (75) angeordneter Anker (77) befindet, und daß ein sich mit dem Anker (77) innerhalb des luftdichten .Abteils (74) drehendes Zentrifugalflügelrad (80 oder 81) vorgesehen ist, welches die Übertragung von Wärme auf den äußeren Umfang des Motorgehäuses )71) unterstützt,

7. Nähmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (77) des Elektromotors aus einer im wesentlichen massiven Scheibe besteht, die elektrisch leitende V/icklungen trägt, und daß zwei Flügelräder (80, 81) an den Seiten der Ankerscheibe befestigt sind·

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