DE2402664A1

DE2402664A1 - Antriebseinrichtung fuer naehmaschinen

Info

Publication number: DE2402664A1
Application number: DE2402664A
Authority: DE
Inventors: Kuniaki Kubokura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-01-22
Filing date: 1974-01-21
Publication date: 1974-08-01
Also published as: US3910211A; JPS4996222A

Description

Patentanwälte Dipl.-' - -·. π. π - ." τ 2 sen. . . _ _{Α Λ Λ} , ■

Dip'· , . -.,: P,-ICHT 2402664

D=. . . ._·...: ,' ;; Jr.
München 22, SLeinsdorfstr. 19

81-22.Ο57Ρ(22.Ο58Η) 21. 1. 1974

HITACHI, LTD., Tokio (Japan)

Antriebseinrichtung für Nähmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für Näh-, insbesondere Industrienähmaschinen.

Ein Antriebsmotor für eine Industrienähmaschine muß sehr oft angelassen und stillgesetzt werden, und deshalb ist ein Kupplungsmotor, der mit einer Kupplung und einer Bremse ausgestattet ist, entwickelt worden. Eine andere wichtige, gegenwärtig allgemein benutzte Entwicklung ist ein selbsttätiger Fadenschneider sowie ein "Kupplungsmotor mit selbsttätigem Nadelstopp mit einer Einstellvorrichtung zum Ein-

.409831/0980

81-(Pos. 32 89l)-Bgn-r (8)

stellen des Nadelwinkels, wenn der Nähvorgang ruht; diese Entwicklung sollte das Bedürfnis nach Automatisierung und Lohnkostenersparnis auf dem Gebiet industriellen Nähens erfüllen. Aber der oben erwähnte Kupplungsmotor hat den Nachteil, daß die Bedienungsperson leicht ermüdet, da sie zum Betrieb der Kupplung und der Bremse des Kupplungsmotors mittels eines Betätigungshebels durch Drücken eines Pedals eine Kupplungs-Rückholfeder betätigen muß.

Die selbsttätige Einstellvorrichtung für den Kupplungsmotor der herkömmlichen Industrienähmaschine sei im folgenden anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben:

Mit der Bezugsziffer 12 ist eine Antriebseinrichtung bezeichnet, die ein Schwungrad 19, einen mit dem Schwungrad 19 stets umlaufenden Hauptmotor 18, ein Untersetzungs-Schneckengetriebe 25, einen Hilfsmotor 26, eine elektromagnetische Bremse 27, eine Bremse 24, die von der elektromagnetischen Bremse verlangsamt oder stillgesetzt wird, und eine Kupplungsscheibe 21, welche sie wahlweise, wenn von Hand mittels eines Hebels 10 betätigt, kuppelt, wobei die Kupplungsscheibe 21 mit einer Welle der Maschine 3 durch eine Ausgangswelle 22 und einen Riemen 13 gekuppelt wird. An Beinen 1 des Tisches 2 der Maschine 3 sind außer der Antriebseinrichtung 12 ein mit der Maschinenwelle 5 gekuppelter Nadelstellungs-Fühler 6, eine Steuervorrichtung 15 und ein Steuerschalter 7 angebracht, der einen Steuerbefehl ausgeben soll, die obere oder untere Stellung der Nabe 4 zu wählen oder den Faden abzuschneiden.

409831 /0980

Die vom Motor 18 mit hoher Drehzahl gedrehte Welle der Maschine 3 wird in ihrer Drehzahl stark auf die niedrige Drehzahl der Bremse 24 untersetzt, wenn die Kupplungsscheibe 21 an die Bremse 24 angedrückt wird; dann wird die Welle 5 vom Hilfsmotor 26 mit niedriger Drehzahl bis zu einer vorbestimmten Winkelstellung weitergedreht, um dadurch die Nadel einzustellen. Der Drehwinkel der Nadeleinstellung wird vom Fühler 6 abgefühlt; ein Ausgangssignal dieses Fühlers setzt die elektromagnetische Bremse unter Strom, so daß dadurch die Ausgangswelle 22 und somit die Maschinenwelle 5 stillgesetzt wird. Sobald die Nadel in der nach dem Schnellauf-Betrieb ersten Stillstandsstellung (es sei hier erläuternd angenommen, daß dies die untere Stellung der Nadel ist) angekommen ist, kann die Bedienungsperson den Steuerschalter 7, der auf dem Pedal 8 angebracht ist, betätigen, um mittels des Motors 26 und der elektromagnetischen Bremse die Nadel in ihre zweite Stillstands stellung zu bringen und darin zu halten (dies ist die obere Stellung der Nadel) . Wenn die Nadel die Hälfte dieser Strecke durchlaufen hat, oder in der nach ihrer Stillsetzung zweiten Stillstandsstellung der Nadel wird ein (nicht gezeichneter) Fadenschneider betätigt und so der Faden durchschnitten.

Die bisher beschriebene Bauart des Motors und der Maschine ist allgemein bekannt. Sie hat den Nachteil, teuer zu sein, da sie viele Bauteile einschließlich des Untersetzungs-Schneckengetriebes 25 und des Hilfsmotors 26 erfordert.

Ferner wird durch den beabsichtigten Schlupf der Kupplung 23,

409831/0980

die ja hohen Drehzahlenbereich ermöglichen soll, die Lebensdauer der Kupplungsreibscheibe 20 verkürzt, nämlich durch die erhöhte Temperatur der Kupplung 23 verkürzt und der Bedienungsperson große Geschicklichkeit abverlangt.

Auch macht Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Riemenscheibe des Motors 12 und der Riemenscheibe der Maschine 3 viel Mühe und macht es schwierig, einen Bestwert der Einstellungs-Drehzahl und der Fadenschneide-Drehzahl in einem niedrigen Drehzahlenbereich zu bestimmen. Ferner wird, da die Kraft der Kupplungs-Rückstellfeder groß sein muß, um die Kupplungsscheibe 21 an die Kupplungsreibscheibe 20 fest genug anpressen zu können, ausreichendes Drehmoment zu übertragen, die Bedienungsperson, die mit ihrem Fuß den Hebel 10 mittels der Verbindungsstange 11 und des Pedals 8 gegen die Kraft der Kupplungs-Rückstellfeder 9 betätigen muß, beträchtlich ermüdet. Außerdem kann, wenn die Maschinenwelle 5 versehentlich mitten während des Fadenabschneide-Vorgangs auf hohe Drehzahl umgeschaltet wird, Bruch der Nadel oder irgendwelche andere Störung eintreten, und daher müssen das Pedal 8 oder der Motor 12 mit einer mechanischen Schutzeinrichtung versehen werden, was den Gesamtaufbau der Nähmaschine noch verwickelter macht.

Nun wird im folgenden anhand der Fig. 3 ein Beispiel der Antriebseinrichtung mit einer bekannten elektromagnetischen Kupplung beschrieben.

In einem an seinem Gehäuse 28 getragenen Motor 29 ist die Mo-

409831/0980

torwelle 30 mittels eines Lagers 31 in einem Lagerschild 36 gelagert. Auf einem Ende der Welle 30 sitzt ein Kühllüfter 32, so daß Kühlluft, die von diesem Lüfter durch eine Lüftungsöffnung 33 einer Lüfterabdeckung 34 angesaugt wird, auf die Außenumfangsfläche des Gehäuses 28 des Motors 29 in Richtung des Pfeiles geblasen wird.

Auf dem anderen Ende der Welle 30 ist ein umlaufender Induktor 41 der elektromagnetischen Kupplung 35 befestigt, und zwar ist er an der umlaufenden Seitenplatte 39 mittels eines Bauteils 38 aus nichtmagnetischem Werkstoff befestigt. Mit der Bezugsziffer 50 ist eine Ausgangswelle bezeichnet, die mittels eines in einem axialen Vorsprung 43 des Lagerschildes 49 angeordneten Lagers 51 gelagert ist. Auf einem Ende der Ausgangswelle 50 sitzen Trommeln 42 und 46 der elektromagnetischen Kupplung 35, die miteinander durch einen Tragkranz 44 aus nichtmagnetischem Werkstoff verbunden sind und zwischen denen der Induktor 41 angeordnet ist. Auf dem Vorsprung 43 ist eine Erregerspule 47 der elektromagnetischen Kupplung 35 montiert, so daß ein magnetischer Pfad, wie durch Pfeil 48 angezeigt, in dem zwischen den Lagerschilden 49 und 53 angeordneten Zwischengehäuse 37 und im Vorsprung 43 des Lagerschildes 49 gebildet ist. So wird die Drehbewegung der Motorwelle 30 auf die Ausgangswelle 50 durch den zwischen dem Induktor 41 und den Trommeln 42 und 46 befindlichen Raum 45 übertragen.

Auf dem anderen Ende der Ausgangswelle 50 sitzt ein Tacho-Generator 52, durch den die Umdrehungen der Ausgangs welle 50 in eine

09831/0 980

elektrische Spannung umgewandelt werden, die auf eine (nicht gezeichnete) Steuerungseinrichtung gegeben werden.

Die Drehmoment-Kennlinien des mit der oben erwähnten elektromagnetischen Kupplung ausgestatteten Motors sind aus Fig. 5 ersichtlich. In dem darin gezeigten Diagramm stellen die Abszisse die Drehzahl und die Ordinate das Drehmoment dar. Je nachdem, wie der Erregerstrom in der Erregerspule 47 der elektromagnetischen Kupplung 35 eingestellt wird, wird ein Drehmoment auf die Ausgangswelle 50 übertragen, das, wie durch Kurven C bis C gezeigt, veränderlich ist. Eine der Drehzahl der Ausgangswelle 50 entsprechende Spannung wird vom Tacho-Generator 52 zur Steuerungsvorrichtung gegeben, die die Erregerspule 47 zu steuern hat; dadurch werden die Drehmoment-Kennlinien C bis C_ für die elektromagnetische Kupplung 35 erzielt.

In dem oben beschriebenen Motor mit der elektromagnetischen Kupplung ist der Betrieb auf den schraffierten Bereich, der durch eine gestrichelte linie AB begrenzt ist, unterhalb eines gewissen Drehmoment-Wertes beschränkt, damit eine Charakteristik mit gleichbleibendem Drehmoment erzielt wird. Dies ist diejenige Drehmomentgröße, bei der die Trägheitsmomente (ohne die Last-Drehmomente) der Ausgangswelle 50 und der Motorwelle 30 wesentlich im Gleichgewicht stehen, so daß die Drehzahl so konstant wie nur möglich und der Betrieb stetig ist. Wegen dieser konstantes Drehmoment aufweisenden Charakteristik sind z.B. für einen Motor von 400 W, der bei konstantem Drehmement von ca. 10 % betrieben werden soll, die Bauteile unter der Annahme bemessen, daß 360 W - das sind 90 % von 400 W - durch

409831/0980

die elektromagnetische Kupplung 35 in Form von Wärme als Verlust abgeführt werden muß.

Was aber den Antriebsmotor für die Nähmaschine betrifft, so ist das Last-Drehmoment bei kleinen Drehzahlen klein, wie durch die Kurve C der Fig. 5 dargestellt, während der thermische Verlust bei

z.B. einem 400-W-Motor höchstens 100 W für den ganzen Drehzahlenbereich beträgt. Auch der Umstand, daß die Nähmaschine sehr häufig angelassen und stillgesetzt wird, erfordert, daß das Trägheitsmoment an der Ausgangsseite etwa 1/5 dessen an der Motorseite ist.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinrichtung für eine Nähmaschine zu schaffen, bei der die Motorwelle und die Ausgangswelle miteinander durch eine elektromagnetische Kupplung verbunden sind und die durch diese elektromagnetische Kupplung zu übertragende Kraft entweder durch ein Ausgangssignal eines mit der Ausgangswelle oder der Maschinenwelle gekuppelten Tacho-Generators oder durch ein von der Bedienungsperson mittels eines pedalbetätigten Steuerschalters gegebenes Signal derart gesteuert wird, daß die Ausgangswelle elektrisch gesteuert und dadurch genaue Drehzahlsteuerung und Vereinfachung der Einrichtung erreicht wird.

Zur Aufgabe der Erfindung gehört es auch, eine Antriebseinrichtung für eine Nähmaschine zu schaffen, die ohne mechanische Kupplung auskommt und die daher längere Lebensdauer hat, sich leichter instandhalten läßt, den bei Motoren mit herkömmlicher Kupplung unvermeidlichen Betrieb mit Kupplungs-Rückholfeder nicht erfordert und daher die

409831/098 0

für den Pedalbetrieb nötige Kraft zu verringern ermöglicht und Kraftverschwendung der Bedienungsperson erspart.

Insbesondere soll eine Nähmaschinen-Antriebseinrichtung geschaffen werden, die eine kleine und gedrängte elektromagnetische Kupplung enthält und bei der der treibende Teil dieser elektromagnetischen Kupplung an einem Ende des Schwungrades und ein getriebener Teil drehbar innerhalb des Schwungrades angebracht und eine Erregerspule drehfest in axialer Richtung vom Zwischengehäuse angeordnet ist, wodurch das Trägheitsmoment des getriebenen Teiles dieser elektromagnetischen Kupplung verringert und die Ausgangswelle mit dem getriebenen Teil gekuppelt wird, während zugleich eine Kontaktbürste, wie sonst für die Stromzufuhr zur Erreger spule nötig sein würde, entbehrlich gemacht wird.

Die Erfindung soll auch eine Antriebseinrichtung für die Industrienähmaschinen schaffen, bei der das Joch der Erregerspule der elektromagnetischen Bremse und der Ständer des Tacho-Generators am Lagerträger des Zwischengehäuses angebracht und der Läufer des Tacho-Generators auf der Ausgangswelle gegenüber dem Ständer angeordnet ist, wodurch die elektrom agnetische Bremse und der Tacho-Generator eine sehr gedrängte Bauart erhalten.

Schließlich soll die Antriebseinrichtung für die Nähmaschine so ausgebildet werden, daß Kühllüfterschaufein am Außenumfang des Schwungrades oder der Trommel der elektromagnetischen Kupplung

409831/0980

angeordnet sind, welche durch eine Lüftungsöffnung des Lagerschildes an der Ausgangsseite des Zwischengehäuses Kühlluft einsaugen, die in Achsrichtung des Motorgehäuses an dessen Außenumfang ausgestoßen wird und solcherart wirksame Kühlung des Motors ergibt.

Erfindungsgemäß wird eine Nähmaschinen-Antriebseinrichtung geschaffen mit einem Motor, mit einem Schwungrad, das auf einem Ende der Welle des Motors angebracht ist, mit einem treibenden Teil für die elektromagnetische Kupplung in Form einer Trommel, die von der Endstirnfläche des Schwungrades hervorsteht, mit einem getriebenen Teil, der auf der Ausgangswelle innerhalb des treibenden Teiles der elektromagnetischen Kupplung in Abstand von diesem angeordnet ist, mit einer Erregerspule für die elektromagnetische Kupplung, die auf dem Zwischengehäuse montiert ist, in welchem drehbar die Ausgangswelle gelagert ist, mit einem Tacho-Generator und einer elektromagnetischen Bremse, die auf der Ausgangs welle montiert sind, und mit einer Steuerungseinrichtung zur Steuerung der elektromagnetischen Kraft der elektromagnetischen Bremse und der elektromagnetischen Kupplung in Abhängigkeit von einem Ausgangs-Steuersignal, das entweder vom Tacho-Generator oder von dem von der Bedienungsperson betätigten Steuerschalter kommt.

Die Erfindung gibt also eine Nähmaschinen-Antriebseinrichtung an, welche aus einem Motor, aus einem auf einem Ende der Motorwelle angeordneten Schwungrad, aus einem treibenden Teil einer elektromagnetischen Kupplung in Form einer Trommel, die an der Endstirnfläche

409831 /0980

des Schwungrades befestigt ist, aus einem getriebenen Teil der elektromagnetischen Kupplung, der drehbar innerhalb des treibenden Teiles der elektromagnetischen Kupplung und mit Abstand von diesem angeordnet ist, aus einer Erregerspule, die auf einem Vorsprung eines Zwischengehäuses innerhalb eines Magnetpoles des getriebenen Teiles der elektromagnetischen Kupplung angeordnet ist, aus einer Ausgangswelle, die mit dem getriebenen Teil der elektromagnetischen Kupplung gekuppelt und drehbar am Zwischengehäuse gelagert ist, aus einem auf der Ausgangswelle angeordneten Tacho-Generator, aus einer ebenfalls auf der Ausgangswelle montierten elektromagnetischen Bremse und aus einer Steuereinrichtung besieht, welche die elektromagnetische Kraft der elektromagnetischere Kupplung und der elektromagnetischen Bremse in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Tacho-Generators und einem Ausgangs signal steuert, das durch einen Steuerschalter nach den Anweisungen von einer Bedienungsperson gegeben wird.

Die Erfindung, welche die eingangs geschilderten Nachteile beheben soll, wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Von der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 den Gesamt-Aufbau einer herkömmlichen Industrienähmaschine, von vorn gesehen, im Schrägbild,

409831 /0980

Fig. 2 die Einstellvorrichtung einer herkömmlichen Industrienähmaschine, in schematisiertem Schrägbild,

Fig. 3 eine herkömmliche Antriebseinrichtung mit elektromagnetischer Kupplung für eine Industrienähmaschine, in Vorderansicht, teilweise weggeschnitten,

Fig. 4 eine Antriebseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, in Vorderansicht, teilweise weggeschnitten,

Fig. 5 die Kennlinien einer elektromagnetischen Kupplung, im Diagramm,

Fig. 6 den Magnetpol der elektromagnetischen Kupplung, im Schrägbild,

Fig. 7 die Erregerspule der elektromagnetischen Kupplung, im Schrägbild,

Fig. 8 die Antriebseinrichtung gemäß der Erfindung, in Vorderansicht,

Fig. 9 dieselbe in Seitenansicht,

Fig. 10 ein Diagramm der Aufeinanderfolge der Steuerungsvorgänge für die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung,

4 0 9 8 3 1/0980

Fig. 11 ein Blockdiagrämm einer Steuereinrichtung für die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung,

Fig. 12 die Stellungen eines Pedals einer Industrienähmaschine während des Betriebes, in Ansicht,

Fig. 13 die Beziehung zwischen den Stellungen des Pedals und den eingestellten Spannungen E , im Diagramm.

Wie Fig. 4 zeigt, ist ein Ständer 61 eines Motors 62 in einem Motorgehäuse 57 befestigt und die Motor welle 63 an ihrem einen Ende im Motorgehäuse mittels eines Lagers 64 und an ihrem anderen Ende im Zwischenlagerschild 58 mittels eines Lagers 64 gelagert. Auf dem Ende der Motorwelle 63, das aus dem Zwischenlagerschild 58 hervorsteht, ist ein Schwungrad 65 montiert. Vom Ende des Schwungrades 65 ragt eine Trommel 69 der elektromagnetischen Kupplung hervor; am Außenumfang der Trommel ist ein Kühllüfter 68 angeordnet.

Die Ausgangswelle 77 ist an einem ihrer Enden im Lagerschild mittels eines Lagers 79 und an ihrem anderen Ende im Tragstück des Zwischengehäuses 70 mittels eines Lagers 79 gelagert; dieses Zwischengehäuse 70 ist in das Motorgehäuse 57 eingepaßt. Der Außenumfang des Lager Schildes 78 ist in eine Ringnut 72 des Zwischengehäuses 70 eingesetzt. Ein Magnetpol 89 der elektromagnetischen Kupplung 66 ist durch das Joch 87 in einer Stellung befestigt, in der die Aus-

409831/0980

gangswelle 77 zur Motorseite aus dem Tragstück 85 des Zwischengehäuses hervorragt; die Erreger spule 91 ist von dem Vorsprung 84 des Lager-Tr ag Stücks 85 des Zwischengehäuses 70 durch das Wicklungsjoch 92 in einem vom Joch 87 und vom Magnetpol 89 begrenzten Raum befestigt. So beschreibt der von der Erreger spule 91 erzeugte Magnetfluß einen Magnetpfad 88 vom Joch 92, Magnetpol-Joch 87, Magnetpol 89, Raum 101 zwischen Magnetpol 89 und Trommel 69, Trommel 69 und benachbarter Magnetpol 89 zum Wicklungsjoch 92.

Der Läufer 93 des Tacho-Generators 102 und der Läufer 95 der elektromagnetischen Bremse 73 sind auf der Ausgangswelle 77 zwischen den Lagern 79 befestigt. Der dem Läufer 93 zugehörige Ständer des Tacho-Generators 102 ist an dem Vorsprung 100 am Lager-Tragkörper 85 des Zwischengehäuses 70 befestigt.

Ein Reibkörper 99 des Läufers 95 der elektromagnetischen Bremse 73 ist mit der Ausgangswelle 77 durch die Trag-Federscheibe 96 für den Magnetkörper 89 verbunden; der Reibkörper 99 ist gegenüber dem Zwischengehäuse 70, welches das Joch 82 der elektromagnetischen Bremse 73 enthält, angeordnet. Die Erregerspule 74 der elektromagnetischen Bremse ist in dem durch den Vorsprung des Zwischengehäuses 70 gebildeten Joch 82 angeordnet; der von der Erreger spule 74 erzeugte Magnetfluß strömt durch einen Magnetpfad, der von dem Magnet joch 82, dem Reibkörper 99 und dem Magnetkörper 89. gebildet wird und so die Trag-Federscheibe 96 nach links (in der Zeichnung) zwingt und den Reibkörper 99 an das Ende des Joches 82 andrückt und dadurch eine Bremskraft erzeugt.

A09831/0980

Das Lagerschild 78 weist Lüftungslöcher 81 gegenüber Lüftungslöchern 79 der Trag-Federscheibe 96 der elektromagnetischen Bremse und gegenüber Lüftungslöchern 83 des Zwischengehäuses 70 auf, so daß die durch die Lüftungslöcher 71 am Außenumfang des Zwischengehäuses 7 0 angesaugte kühle Luft in axialer Richtung, wie durch Pfeile angezeigt, durch die auf dem Schwungrad 65 angebrachten Schaufeln des Kühllüfters 68 fließt und durch die Lüftungslöcher 60 des Motorgehäuses 57 ausströmt und dabei die elektromagnetische Bremse 73, die elektromagnetische Kupplung 66 und durch die Außenumfangswand des Ständers 61 den Motor 62 kühlt. Bei diesem Vorgang trägt das im Zwischengehäuse 70 angebrachte Gebläse-Leitblech 75 zur wirksamen Führung der kühlen Luft von den Lüftungslöchern 71 zur elektromagnetischen Kupplung hin bei.

Die elektromagnetische Kupplung 66 wird nunmehr im einzelnen anhand der Fig. 6 und 7 erläutert. Eine ringförmige Erreger spule 91 ist an ihrer Außenfläche mit Isolierstoff 108 bedeckt und ist von Spulen-Traghülsen 106 und 107, die gegen die Stirnflächen der Spule anliegen, gehalten; das Magnet joch 87 und die Ausgangswelle 77 lassen sich in die Spulen-Traghülse 107 an deren Innenseite einschieben. Das Joch 92 ist am Ende der Erreger spule 91 von den Traghülsen 106 und 107 gehalten; die Stromzuleitung und -ableitung 111 zur und von der Spule 91 ist durch ein Loch im Joch 92 hindurchgeführt.

Der Magnetpol 89 besteht aus spitz zulaufenden, gegeneinandergerichteten Magnetpol »-Stücken 89-1 und 89-2, die durch magnetischen

409831/0980

Werkstoff miteinander verbunden sind. Das Joch 87 des magnetischen Poles 89 ist auf der Ausgangswelle 77 mittels Keilnut 110 befestigt.

Der Motor 62 ist, wie Fig. 8 und 9 zeigen, an der Motor-Tragplatte 114 befestigt; diese hat mehrere Löcher 115, durch die die Tragplatte 114 an der Unterseite des in Fig. 1 gezeigten Maschinentisches 2 befestigt wird. Auf ihrer einen Seite ist die Motor-Tragplatte 114 kippbar an einem an der Außenseite des Motorgehäuses 57 angeordneten Vorsprung 121 mittels eines Kippzapfens 122 angelenkt; auf ihrer anderen Seite hat sie ein Auge 123, durch das eine L-förmig gebogene Haltestange 116, deren Ende 120 mit Gewinde versehen ist, gesteckt ist.

Die L-förmige Haltestange 116 ist durch ein Loch in dem an der Außenseite des Motorgehäuses 57 angeordneten Vorsprung 119 hindurchgesteckt; der Motor ist an einer auf das Gewindeende 120 der Stange aufgeschraubten Mutter 117 einstellbar aufgehängt.

Durch Einstellen der Mutter 117 auf der L-förmigen Haltestange 116, im Zusammenwirken mit dem Vorsprung 119 des Motorgehäuses 57, kann der Zwischenraum zwischen der Tragplatte Il4 und der Ausgangswelle 77 einjustiert und dadurch die nötige Einstellung der Länge und der Spannung des die Ausgangswelle 77 und die Maschinenwelle 5 verbindenden Riemens bewirkt werden.

Nun wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung

409831/0980

der oben beschriebenen Bauart anhand der Fig. 10 und 11 erläutert. Zunächst sei auf Fig. 10 verwiesen: Das Diagramm (A) zeigt eine Kennlinie der Antriebseinrichtung, deren Abszisse die Zeit und deren Ordinate die Drehzahl N der Nähmaschine oder der Ausgangswelle darstellen. Die Ordinate stellt im Diagramm (B) den in der Erregerwicklung 91 der elektromagnetischen Kupplung 66 fließenden Strom Ic, die Ordinate im Diagramm (C) stellt den in der Erregerwicklung 74 der elektromagnetischen Bremse 73 fließenden Strom Ib dar; beide Diagramme (B) und (C) zeigen Betriebszustände mit Erregung, ohne jedoch die Stärke der Ströme anzuzeigen.

. Nun sei angenommen, daß der Motor 62 mit dem Schwungrad 65 umläuft. Wenn die Bedienungsperson, um die Erregerspule 91 der elektromagnetischen Kupplung 66 mit Strom zu speisen, im Zeitpunkt t den Steuerschalter 7 (Fig. 1 und 2) betätigt, dann wird die im ο

Schwungrad 65 gespeicherte Energie und die von der Motorwelle 63 des Motors 62 abgegebene Arbeit an die Ausgangswelle 77 übertragen, und infolgedessen erreicht die Nähmaschine in kurzer Zeit hohe

Drehzahl N .
rl

Im Zeitpunkt t nach Betriebsbeginn wird, wenn der Steuerschalter 7 bei der Drehzahl N„ betätigt wird, der die Er reger spule 91 der elektromagnetischen Kupplung 66 durchfließende Strom unterbrochen und die Er reger spule 74 der elektromagnetischen Bremse mit Strom gespeist mit dem Ergebnis, daß die Ausgangswelle 77 von der elektromagnetischen Bremse 73 gebremst und verlangsamt wird, wie im Diagramm (A ) der Fig. 10 gezeigt.

409831 /0980

Wenn in diesem Zustand der Steuerschalter 7 betätigt wird, sinkt

die Drehzahl des Motors von der hohen Drehzahl N„ auf die niedrige

Jri

Drehzahl N ab. Wenn im Zeitpunkt t die Ausgangswelle 77 die vor-

JL eL

bestimmte Drehzahl N^ erreicht, dann wird der Strom I₀ in der Erregerspule 74 der elektromagnetischen Bremse wieder unterbrochen, so daß Strom I^ in die Erreger spule 91 der elektromagnetischen Kupplung 96 fließt. Nach weiterem Betrieb mit niedriger Drehzahl N zum

Zweck, die Nadel 4 (Fig. l) an eine bestimmte Stelle zu bringen, wird durch ein Steuersignal von einem Nadelstellungs-Fühler 6 im Zeitpunkt t wieder Strom in die Erreger spule 74 der elektromagnet!- sehen Bremse geleitet und dadurch die Nadel 4 in der ersten Stellung stillgesetzt.

Was die Verlegung aus der ersten in eine zweite Stellung betrifft, so bewirkt die Betätigung des Steuerschalters 7 im Zeitpunkt t , daß Strom in die Erreger spule 91 der elektromagnetischen Kupplung 66 geleitet und dadurch die Ausgangswelle 77 in Umlauf mit niedriger Drehzahl versetzt wird, so daß im Zeitpunkt t , wenn der Nadelstellungs-Fühler mit Strom gespeist wird, Strom von der elektromagnetischen Kupplung 66 zur Erregerspule. 74 der elektromagnetischen Bremse 73 geleitet wird, so daß die Nadel in der zweiten Stellung stillgesetzt wird.

So läßt sich das Schalten mit dein Steuerschalter 7 durch Betätigung des Pedals 8 (Fig. l) leicht bewerkstelligen.

Das Pedal 8 hat, wie in Fig. 12 gezeigt, Ruhestellungen a,b und

409831/0980

und d,e abwärts bzw. aufwärts von der Ruhestellung c, und deshalb kann der Steuerschalter 7 so betätigt werden, daß - je nach der Stellung des Pedals - verschiedene Spannungen E_ eingestellt werden kön-

Der oben beschriebene Steuerungsvorgang wird durch die im Blockdiagramm der Fig. 11 dargestellte Anordnung der Einrichtung bewirkt. In dieser Zeichnung ist die Erreger spule 91 der elektromagnetischen Kupplung 66 mit einer Stromquelle 124 durch einen Thyristor 125 verbunden, so daß die dem Erregungs strom proportionale Drehkraft des Motors 62 an die Ausgangswelle 77 übertragen wird.

Die Drehzahl der Ausgangswelle 77 wird durch einen Tacho-Generator 102 erfaßt: dieser liefert eine Spannung E_ , die der Drehzahl

Γ D

entspricht. Diese Spannung E wird mit einer vorbestimmten Steuer-

rt>

spannung E_c einer Spannungseinstellungsvorrichtung 127 verglichen, und der Unterschied beider, also Eg-E_ , wird benutzt, um eine Phasensteuerungseinrichtung 126 des Thyristors 125 zu steuern. Es sei bemerkt, daß der Tacho-Generator 102 auf der Ausgangswelle 77 oder auf der Maschinenwelle 5, je wie gewünscht, angeordnet werden kann.

Die Beziehung zwischen dem Drehmoment, das durch die so gesteuerte elektromagnetische Kupplung übertragen wird, und ihrer Drehzahl ist durch die Kurven C_ bis C der Fig. 5 dargestellt. Wie die Zeichnung zeigt, kann die Drehzahl der Ausgangswelle 77 pro Zeiteinheit längs der Kurve C_ bis C geändert werden durch Ändern der vor-

O f

bestimmten Spannung E_c.

409831/0980

Wie aus Fig. 10 auch ersichtlich, wird der Steuerbefehl, die Drehzahlen von hohem Bereich N„ zu niedrigem Bereich N zu ändem, durch Änderung der Steuer spannung E_c mittels des Steuerschalters 7 gegeben.

Im Punkt D der Fig. 5, wo die Kurve C die X-Achse schneidet, ist die Übertragung der elektromagnetischen Kupplung 66 Null, und der Unterschied zwischen der Ausgangsspannung E des Tacho-Generators 102 und der vorbestimmten Spannung E_ in Fig. 1 ist unterhalb einer vorbestimmten Größe, so daß der Thyristor 125 nicht gezündet wird. Anders gesagt: Die Ausgangsspannung E des Tacho-

fo

Generators 102 z. B. ist größer als die vorbestimmte Spannung E_.

Dies ist auch der Fall beim Punkt E der Kurve C . Wenn ein Steuerbefehl ergeht, vom Betrieb mit hoher Drehzahl auf der Kurve C zu Betrieb mit niedriger Drehzahl auf der Kurve C umzuschalten durch Änderung der vorbestimmten Spannung E_g mit dem Steuerschalter 7, dann ist der Unterschied zwischen der vorbestimmten Spannung E₀ und der Ausgangsspannung E__ des Tacho-Generators 102 uno rtJ

terhalb einer vorbestimmten Höhe, und deshalb läßt sich der Thyristor 125 nicht zünden, wenn nicht die Drehzahl auf eine den Punkt E entsprechende Höhe verringert wird. Dieser stromlose Zustand des Thyristors 125 entspricht dem Zeitabstand t bis t in Fig. 10. Der Umstand, daß der Unterschied E_-E unterhalb einer vorbestimmten Höhe ist, wird durch einen Umsetzer bzw. Stromrichter 128 erfaßt, dessen Ausgang dazu dient, die Phasensteuerschaltung 129 für den mit

4098 31/0980

der Stromquelle 130 verbundenen Thyristor 131 zu steuern. So wird der Zündwinkel des Thyristors 131 gesteuert, und dadurch wird die Stärke des in der Erregerspule 74 der elektromagnetischen Bremse fließenden Stromes geregelt, so daß die elektromagnetische Bremse für die Zeitdauer von t bis t in Fig. 10 mit Strom gespeist wird. Andererseits wird die elektromagnetische Bremse 73 während der Perioden von t zu t. und von t_o zu t,,, wem

Ol Δ ά

Kupplung 66 in Betrieb ist, untätig gehalten.

rioden von t zu t. und von t_o zu t,,, wenn die elektromagnetische ο 1 δ ά

Der Umsetzer 128, welczer je nach dem Unterschied zwischen der vorbestimmten Spannung E„ und der Ausgangsspannung E des Tacho-Generators 102 betätigt wird, kann statt dessen auch an den Ausgang des Thyristors 125 zum Erfassen angeschlossen werden.

In der in Fig. 11 gezeigten Schaltungsanordnung ist es auch leicht, durch Einführung der Steuerbefehle vom Nadelstellungs-Fühler 6 und Steuerschalter 7 den Betrieb ähnlich zu gestalten wie den gemäß Fig. 10 erzielten. Ferner können die hohen Drehzahlen N in mehreren

Stufen gewählt werden, wenn mehrere entsprechende Spannungs-Höhen Ε_ς je nachdem, wie weit das Pedal niedergedrückt wird, vorbestimmt werden.

Ferner wird das Pedal 8 nicht gegen die Kraft einer Rückstellfeder 9, sondern nur in Antwort auf ein Signal vom Steuerschalter 7 gedrückt, und daher läßt es sich durch leichten Druck betätigen.

Ferner werden alle etwaigen Betriebsfehler beim Vorgang des

409831/0980

Fadenabschneidens nicht durch mechanische, sondern in höchst bequemer Weise durch elektrische Einrichtungen verhütet, bei denen die Drehung der Ausgangswelle 77 durch Steuern des Erregerstroms in der Erregerspule 91 der elektromagnetischen Kupplung 66 gesteuert wird. Wie aus der oben gegebenen Beschreibung ersichtlich, sind gemäß der Erfindung eine elektromagnetische Kupplung mit ihrer durch einen Tacho-Generator veränderlichen Drehzahl und eine elektromagnetische Bremse, die unerregt bleibt, solange die elektromagnetische Kupplung erregt ist, auf der Ausgangswelle 77 montiert, um das Drehmoment der Ausgangswelle 77 an die eigentliche Nähmaschine zu übertragen, und dadurch ist erstens eine Nähmaschine niedriger Herstellungskosten und einfacher Bauart und zweitens eine elektrische Einrichtung für Schutz der Maschine gegen Betriebsfehler geschaffen, die eine höchst genaue und fehlerfreie Einrichtung bildet. Ferner ist, da in der Kupplung keine Reibplatte benutzt wird, die Lebensdauer der Maschine verlängert und die Instandhaltung und Prüfung der Maschine erleichtert. Ferner wird dank der einfachen Bedienung des Pedals die Ermüdung der Bedienungsperson sehr verringert.

409831/0980

Claims

240266A A nsprüche

1. Antriebseinrichtung für Nähmaschinen, mit einem Motor einschließlich eines im Motorgehäuse festen Ständers und eines Läufers mit im Motorgehäuse in Lagern gelagerter Motorwelle, gekennzeichnet durch

eine elektromagnetische Kupplung (66) mit einem treibenden Teil (69), die auf einem Ende der Motorwelle (63) angeordnet und drehfest mit dieser verbunden ist, und mit einem getriebenen Teil (87), der innerhalb des treibenden Teils (69) und mit Abstand von diesem angeordnet ist,

ein Zwischengehäuse (70) , das auf ein Ende des Motorgehäuses (57) aufgepaßt ist,

eine Ausgangswelle (77), die im Zwischengehäuse (70) in Lagern (79) gelagert und auf der der getriebene Kupplungsteil (87) befestigt ist,

eine Erreger spule (91) der elektromagnetischen Kupplung (66), die im Zwischengehäuse (70) befestigt ist,

eine elektromagnetische Bremse (73), deren Läufer (95) auf der Ausgangs welle (77) befestigt ist,

409831/0980

einen Tacho-Generator (lO2), dessen Läufer (93) ebenfalls auf der Ausgangswelle (77) befestigt ist,

einen Steuerschalter (7), der von der Bedienungsperson auf einen Steuerbefehl hin betätigt wird,

und eine Einrichtung zur Steuerung der elektromagnetischen Kraft der elektromagnetischen Kupplung (66) und der elektromagnetischen Bremse (73) in Abhängigkeit von einem Steuerimpuls des Steuerschalters (7) oder des Tacho-Generators (102).

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die elektromagnetische Kupplung (66) erregt ist, die elektromagnetische Bremse (73) stromlos ist und umgekehrt und daß beide durch die genannte Steuerungseinrichtung in Abhängigkeit von Steuerimpulsen des Tacho-Generators (102) und des Steuerschalters (7) gesteuert werden.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschalter (7), der die Erregung der elektromagnetischen Kupplung (6) und der elektromagnetischen Bremse (73) durch die Steuerungseinrichtung steuert, mit einem Bedienungspedal (8) der Nähmaschine (3) gekuppelt ist und mindestens zwei verschiedene Steuersignale geben kann.

4. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch

409831/0980

gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Kupplung (66) einen treibenden Teil mit einer Trommel (69), die von einem Ende eines auf einem Ende der Motorweile (63) befestigten Schwungrades (65) axial hervorsteht, und einen getriebenen Teil mit einem Magnetpol (89), welcher innerhalb der Trommel (69) dieser gegenüber und mit Abstand von ihrem Innenumfang angeordnet ist, und mit einem Joch (87), das unmittelbar auf der Ausgangswelle (77) befestigt ist, enthält, wobei der treibende Teil und der getriebene Teil der elektromagnetischen Kupplung (6) durch eine Erreger spule (9l) erregt werden, die in dem Zwischengehäuse (70) angeordnet ist, in welchem die Ausgangswelle (77) gelagert ist.

5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Außenumfang eines auf der Motorwelle (63) befestigten Schwungrades (65) Schaufeln (68) eines Kühllüfters angeordnet sind und die Kühlluft axial entlang der Außenumfangsfläche des Motorgehäuses (57) auf einem Luftstromweg geführt wird, der durch eine Anzahl von Lüftungslöchern (81, 97, 84, 71, 60) des Zwischengehäuses (70) und des Lagerschildes (78) der Ausgangs welle (77) gebildet ist.

409831 /0980

Leerseite