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Stand der Technik
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Bei Näbaggregaten mit einem durch eine Steuerkurvenscheibe angetriebenen
hähguthaltcr werden im allgemeinen die Anfangs stiche einer Naht mit einer vergleichsweise
niedrigen Nähgeschwindigkeit von beispielsweise 200 Stichen/min genäht, um eine
sichere und saubere F a den ve rkniip fung am Nahtanfang zu erzielen. Erst danach
wird mit der sehr viel höheren normalen Nähgeschwindigkeit von beispielsweise 3000
Stichen/min weitergenäht.
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Bei einem Großteil dieser Nähaggregate sowie auch bei dem Nähaggregat
nach dem Hauptpatent wird die Steuerkurvenscheibe waliienti des gesamten Nhahvorganges
mit gleichbleibender Durchscimittsgeschwindigkeit angetrieben. Dies hat zur Folge,
daß den langsamen Anfangsstichen ein unverhältnismäßig großer Winkelanteil von beispielsweise
20 % des für die Nahtbildung vorgesehenen Teils der Steuerkurve zugeordnet ist,
so daß für die Steuerung der eigentlichen Naht nur noch die restlichen 80 tS0 zur
Verfügung steilen.
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Bei einem durch die US-PS 3 543 737 bekannten Nähaggregat mit einem
durch eine Steuerkurvenscheibe angetriebenen Nähguthalter wird die Steuerkurvenscheibe,
die wegen der Vergrößerung der Informationsspeicherfähgikeit keine Stillstandsabschnitte
enthält, zunächst bei stillstehender Nähmaschine mittels eines ersten Motors angetrieben,
um den Nähguthalter von einer Einlegestation zur Nähstelle zu bewegen. Zur Bildung
der eigentlichen Naht wird sodann die Steuerkurvenscheibe mittels eines zweiten
Motors angeUrieben, der zugleich auch die Nähmaschine antreibt.
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Während der Bildung der Anfangsstiche läuft dieser Motor mit niedriger
Drehzahl. Für die Herstellung der eigentlichen Naht wird er anschließend auf die
normale, hohe Drehzahl umgeschaltet.
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Auf diese Weise läuft die Steuerkurvenscheibe sowohl während der Bildung
der Anfangsstiche als auch während der übrigen Nahtbildung stets mit einer der Arbeitsgeschwindigkeit
der Nähmaschine entsprechenden Drehzahl, so daß die für jeden Stich zur Verfügung
stehende Informationsstrecke der Steuerkurvenscheibe stets gleich groß ist.
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Bei diesem bekannten Nähaggregat wird jedoch die Steuerkurvenscheibe
während der gesamten Dauer des Nähvorganges kontinuierlich angetrieben, so daß der
Nähguthalter auch bei in das Nähgut eingestochener Nadel Vorschubbewegungen ausführt.
Infolge der Vorschubbewegungen des Nähguthalters führt auch das Nähgut während jedes
Stichbildevorganges eine Vorschubbewegung aus, wodurch die in das Nähgut eingestochene
Nadel in Nähgutvorschubrichtung und dabei in Richtung des Greifers abgelenkt wird.
Durch die Vorschubbewegung des Nähgutes wird die zu Beginn der Aufwärtsbewegung
der Nadel gebildete Nadelfadenschlinge relativ zur Bewegungsbahn der Greiferspitze
verschoben, so daß die Gefahr besteht1 daß die Greiferspitze an der Nadelfadenschlinge
vorbeiläuft, ohne sie zu erfassen. Außerdem besteht die Gefahr, daß die in Richtung
des Greifers abgelenkte Nadel an einer Begrenzungsfläche des Spulenkapselhalters
entlangschleift und unter ungünstigen Umständen sogar am Spulenkapselhalter anstößt.
Infolgedessen kommt es bei einem kontinuierlichen Antrieb der Steuerkurvenscheibe
während der mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Nahtbildung immer wieder zu Fehlstichen,
Nadelbruch und einem erhöhten Greiferverschleiß.
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Aufgabe und Lösung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nähaggregat
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei dem die Steuerkurvenscheibe
während der mit geringer Geschwindigkeit erfolgenden Bildung der Anfangsstiche mit
niedriger Geschwindigkeit und während des mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden
Nähens derart intermittierend angetrieben wird, daß der Nähguthalter bei jeder Tiefstellung
der Nadel kurzzeitig stillsteht.
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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruches 1 angeführten
Merkmale gelöst.
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Vorteile der Erfindung Durch die bei eingeschalteter Reduzierantriebsvorrichtung
erfolgende Subtraktion zweier Antriebsbewegungen innerhalb des
Umlaufrädergetriebes
läßt sich die Steuerkurvenscheibe während der Bildung der Anfangsstiche mit einer
vergleichsweise niedrigen Geschwindigkeit antreiben, so daß den wenigen Anfangsstichen
ein entsprechend kleiner Anteil von beispielsweise 2 % des für die Nahtbildung vorgesehenen
Teils der Steuerkurve zugeordnet ist. Auf diese Weise steht für die Unterbringung
der Weginformationen der eigentlichen Naht der vergleichsweise große Anteil von
98 % zur Verfügung, wodurch entweder günstigere Steigungsverhältnisse innerhalb
der Steuerkurve erzielt oder ein umfangreicheres Nahtprogramm verwirklicht werden
kann. Da die bei kontinuierlichem Antrieb der Steuerkurvenscheibe möglichen Störungen
wie Fehl stiche, Nadelbruch und erhöhter Greiferverschleiß um so häufiger und intensiver
auftreten, je höher die Nähgeschwindigkeit ist, machen sich das Ablenken der Nadel
und das Verschieben der Nadelfadenschlinge aus der Normallage bei der vergleichsweise
niedrigen Nähgeschwindigkeit während der Bildung der Anfangsstiche nicht störend
bemerkbar. Gleichwohl ließe sich die bei niedriger Nähgeschwindigkeit nur theoretisch
vorhandene Störungsmöglichkeit vollständig dadurch beseitigen, daß in dem den Anfangs
stichen zugeordneten Teil der Steuerkurve Stillstandsabschnitte vorgesehen werden.
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Nach dem- Nähen der Anfangsstiche wird die Reduzierantriebsvorrichtung
außer Funktion gesetzt und stattdessen die Schwingantriebsvorrichtung mit dem Umlaufrädergetriebe
antriebsmäßig verbunden, so daß während der nun mit der normal hohen Nähgeschwindigkeit
erfolgenden Nahtbildung die Steuerkurvenscheibe und damit der Nähguthalter in der
gleichen vorteilhaften Weise wie bei dem Nähaggregat nach dem Hauptpatent intermittierend
angetrieben werden.
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Sofern für den Nahtanfang ein geringerer Stichabstand gewählt wird
als für die eigentliche Naht, läßt sich durch Erhöhen der Geschwindigkeit der von
der Reduzierantriebsvorrichtung hervorgerufenen Drehbewegung die Drehgeschwindigkeit
der Steuerkurvenscheibe noch stärker herabsetzen, ohne dabei in der Steuerkurve
die zulässigen Steigungswinkel zu überschreiten. Auf diese
Weise
könnte der für die Bildung der Anfangsstiche benötigte Anteil der Steuerkurve noch
weiter reduziert werden.
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In den beiden Unteransprüchen sind besonders vorteilhafte konstruktive
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Beschreibung eines Ausführungsbeispiels Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht
auf das Nähaggregat; Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Umlaufrädergetriebes des
Nähaggregates und der Reduzierantriebsvorrichtung nach Linie 11-11 der Fig. 1; Fig.
3 eine Vorderansicht des vorderen Teils des Nähaggregates.
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Das in Fig. 1 dargestellte Nähaggregat umfaßt eine Nähmaschine 1,
einen als Nähgutklammer 2 ausgebildeten Nähguthalter und eine Führungsvorrichtung
3 für die Nähgutklammer 2.
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Von der Nähmaschine 1 ist in Fig. 1 nur das Untergehäuse 4, der Gehäusearm
5 und die Hauptwelle 6 und in Fig. 3 nur der Gehäusekopf 7 mit der Nadelstange 8
und der Nadel 9 dargestellt.
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Die zur Aufnahme des Nähyn es dienende Nähgutklammer 2 weist eine
auf einer in Fig. 3 dargestellten Auflageplatte 10 verschiebbare Tragplatte 11 auf,
an der eine Klemmplatte 12 schwenkbar gelagert ist. Die Tragplatte 11 und die Klemmplatte
12 sind in aus Fig. 1 ersichtlicher Art mit einer der Form der herzustellenden Naht
entsprechenden Aussparung 13 zum Durchtritt der Nadel 9 versehen.
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Die Nähgutklammer 2 ist mit zwei Lenkern 14, 15 einer Parallelogrammführung
der Führungsvorrichtung 3 verbunden, wobei der Lenker 14 auf einem ortsfesten Zapfen
16 schwenkbar gelagert ist und eine Führungsrolle 17 trägt, die in eine an der Unterseite
einer Steuerkurvenscheibe i8 vorgesehene Kurvennut 19
ragt, welche
in Fig. 1 der Einfachheit halber als strichpunktierter Kreis dargestellt ist. Mit
dem Lenker 15 ist ein Zwischenglied 20 gelenkig verbunden, welches auf dem Zapfen
16 ebenfalls schwenkbar gelagert ist. Das Zwischenglied 20 trägt eine Führungsrolle
21, die in eine an der Oberseite der Steuerkurvenscheibe 18 vorgesehene Kurvennut
22 ragt, welche in Fig. 1 ebenfalls als strichpunktierter Kreis dargestellt ist.
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Zum Antrieb der Nähmaschine 1 dient ein bekannter Kupplungsmotor 23
mit Hilfsantrieb. Der Kupplungsmotor 23 ist mittels eines Riementriebes 24 mit der
Hauptwelle 6 verbunden. Zum Antrieb der Steuerkurvenscheibe 18 dient eine Antriebsvorrichtung
25, die aus einem Motor 26, einer auf der Motorwelle 27 befestigten Riemenscheibe
28 und einem Antriebsriemen 29 besteht.
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Der Antriebsriemen 29 treibt einen als Riemenscheibe ausgebildeten
Mantel 30 eines Umlaufrädergetriebes 31. An den Stirnseiten des Mantels 30 sind
Lagerflansche 32, 33 befestigt, von denen der Lagerflansch 32 auf einer Nabe 34
gelagert ist.
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Die Nabe 34 ist fest mit einer in einer Montageplatte 35 des Nähaggregates
gelagerten Welle 36 verbunden, die an ihrem oberen Ende die Steuerkurvenscheibe
18 trägt. Der Lagerflansch 33 ist auf einer Büchse 37 gelagert, die ihrerseits auf
der Nabe 34 drehbar angeordnet ist. An einem Flansch 74 der Büchse 37 ist ein Zahnrad
75 befestigt, das eine Nabe 76 aufweist. Das Umlaufrädergetriebe 31 weist zwei innere
Sonnenräder 39, 40 auf, wobei das Sonnenrad 39 auf der Nabe 34 und das Sonnenrad
40 auf der Büchse 37 befestigt ist. Das Sonnenrad 39 kämmt mit einem Planetenrad
41 und das Sonnenrad 40 mit einem Planetenrad 42.
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Beide Planetenräder 41, 42 sind auf einer im Mantel 30 gelagerten
Welle 43 befestigt, wodurch der Mantel 30 die Funktion eines Planetenradträgers
erfüllt. Durch unterschiedliche Zähnezahlen der Sonnenräder 39, 40 und Planetenräder
41,42 wird eine große Untersetzung erzielt, wodurch das Umlaufrädergetriebe 31 als
Reduziergetriebe wirkt.
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Bei dem Umlaufrädergetriebe 31 bildet die mit der Steuerkurvenscheibe
18 verbundene Nabe 34 den Getriebeausgang A und der mit der Antriebsvorrichtung
25 verbundene Mantel 30 einen ersten Getriebeeingang El. Der zweite Getriebeeingang
E2 wird von der Büchse 37 bzw. dem auf ihr befestigten Zahnrad 75 gebildet.
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Eine Schwingantriebsvorrichtung 44 weist einen in bekannter Weise
in seiner Exzentrizität verstellbaren Exzenter 45 auf, der auf einer in einer Strebe
46 des nicht näher dargestellten Gestells des Nähaggregates gelagerten Welle 47
befestigt ist.
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Der Exzenter 45 ist von einem Ende einer Exzenterstange 48 umgriffen,
deren anderes Ende mit einem Steuerhebel 77 gelenkig verbunden ist. Der Exzenter
45 wird mittels eines Zahnriemens 49 angetrieben, dem auf der Welle 47 eine Riemenscheibe
50 und auf der Hauptwelle 6 eine Riemenscheibe 51 zugeordnet ist. Der Steuerhebel
77 ist mit seinem anderen Ende frei drehbar auf der Nabe 76 des Zahnrades 75 gelagert
und mittels eines Sicherungsringes 78 axial gehalten.
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Auf der dem Zahnrad 75 zugewandten Seite des Steuerhebels 77 ist mittels
einer Führung 79 ein radial zum Zahnrad 75 verschiebbarer Riegel 80 angeordnet,
dessen dem Zahnrad 75 zugewandtes Ende als ein zahnförmiger Mitnehmer 81 ausgebildet
ist. Das andere Ende des Riegels 80 ist mit der Zugstange 82 eines an einem Winkelstück
83 befestigten Elektromagneten 84 verbunden.
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Eine Druckfeder 85 drückt den Riegel 80 bei abgeschaltetem Elektromagnet
84 gegen das Zahnrad 75 und hält dabei den Mitnehmer 81 in Wirkverbindung mit den
Zähnen des Zahnrades 75. Der Riegel 80 und Elektromagnet 84 bilden gemeinsam eine
ein- und ausrückbare Kupplung 86 zwischen dem Getriebeeingang E2 und der Schwingantriebsvorrichtung
44.
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Auf der Welle 87 eines Bremsmotors 88 ist ein Ritzel 89 befestigt,
das in ständigem Eingriff mit dem Zahnrad 75 steht. Im abgeschalteten Zustand und
bei geöffneter Bremse läßt sich der Bremsmotor 88 frei drehen, so daß er die von
der Schwingantriebsvorrichtung 44 hervorgerufene Antriebsbewegung nicht behindert.
Der
Bremsmotor 88 bildet-gemeinsam mit dem Ritzel 89 eine Reduzierantriebsvorrichtung
90.
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Funktionsbeschreibung Nachdem das zu bearbeitende Nähgut in die in
einer von der Nähmaschine 1 entfernten Einlegestation befindliche Nähgutklammer
2 eingelegt wurde, wird der Motor 26 der Antriebsvorrichtung 25 für die gesamte
Dauer eines Nähzyklus eingeschaltet. Gleichzeitig mit dem Motor 26 wird auch der
Elektromagnet 84 eingeschaltet, der daraufhin den Riegel 80 in eine vom Zahnrad
75 entfernte unwirksame Lage zurückzieht. Bei eingeschaltetem Motor 26 treibt der
Antriebsriemen 29 den Mantel 30 des Umlaufrädergetriebes 31 an, wodurch der Getriebeeingang
El mit einer gleichförmigen Antriebsbewegung beaufschlagt ist. Während dieser Zeit
ist der Kupplungsmotor 23 der Nähmaschine 1 noch ausgeschaltet, wodurch die Schwingantriebsvorrichtung
44 und damit der Steuerhebel 77 stillstehen. In der gleichen Zeit ist auch der Bremsmotor
88 noch ausgeschaltet und dessen Bremse geschlossen, so daß das Zahnrad 75 ebenfalls
stillsteht.
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Infolge der Drehbewegungen des Mantels 30 wälzt sich das Planetenrad
42 auf dem Sonnenrad 40 ab, das bei nicht beaufschlagtem Getriebeeingang E2 stillsteht
und dabei das bei der Abwälzbewegung des Planetenrades 42 auftretende Reaktionsmoment
aufnimmt.
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Durch die Abwälzbewegung des Planetenrades 42 wird die Welle 43 angetrieben,
deren Drehung über das Planetenrad 41 auf das Sonnenrad 39 und damit die Nabe 34
übertragen wird. Bei stillstehendem Zahnrad 75 ergibt die gleichförmige Antriebsbewegung
am Getriebeeingang El eine ebenfalls gleichförmige Antriebsbewegung am Getriebeausgang
A, wodurch die Steuerkurvenscheibe 18 eine kontinuierliche Drehbewegung ausführt.
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Durch die Drehbewegung der Steuerkurvenscheibe 18 werden die beiden
Lenker 14, 15 in Abhängigkeit vom Verlauf der Kurvennuten 19 bzw. 22 verschwenkt.
Sie erteilen der Nähgutklammer 2 eine aus zwei Komponenten zusammengesetzte Bewegung,
in deren Verlauf
die Nähgutklammer 2 von der Einlegestation zur
Nähstelle der Nähmaschine i bewegt wird.
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Kurz bevor die Nähgutklammer 2 die Nähstelle erreicht hat, wird mittels
eines nicht dargestellten ersten Nockens an der Steuerkurvenscheibe 18 zunächst
die Bremse des Bremsmotors 88 geöffnet und daraufhin der Bremsmotor 88 eingeschaltet.
Der Bremsmotor 88 erteilt nun dem Zahnrad 75 eine zur Drehbewegung des Mantels 30
gleichgerichtete Drehbewegung, wodurch die Antriebsbewegung des Getriebeeinganges
E2 von der Antriebsbewegung des Getriebeeinganges El subtrahiert wird. Demzufolge
ist jetzt die Antriebsgeschwindigkeit am Getriebeausgang A und damit die Drehgeschwindigkeit
der Steuerkurvenscheibe 18 kleiner als in der Zeit, in der die Reduzierantriebsvorrichtung
90 unwirksam ist.
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Sobald die Nähgutklammer 2 die Nähstelle erreicht hat, wird mittels
eines zweiten, ebenfalls nicht dargestellten Nockens der Steuerkurvenscheibe 18
der Hilfsantrieb des Kupplungsmotors 23 eingeschaltet und dadurch die Nähmaschine
1 mit geringer Geschwindigkeit angetrieben. Nun werden bei nach wie vor eingeschaltetem
Bremsmotor 88 und daher mit vergleichsweise geringer Drehgeschwindigkeit laufender
Steuerkurvenscheibe 18 die beispielsweise drei Nähstiche umfassenden Anfangsstiche
der Naht mit kleiner Nähgeschwindi;l.eit gebildet. Bei laufender Nähmaschine 1 treibt
die Hauptwelle 6 über den Zahnriemen 49 den Exzenter 45 an, der über die Exzenterstange
48 den Steuerhebel 77 in Schwingbewegungen versetzt. Der Elektromagnet 84 bleibt
während der Bildung der Anfangsstiche noch eingeschaltet, so daß sich der Riegel
80 immer noch in der zurückgezogenen, unwirksamen Stellung befindet. Daher führt
der Steuerhebel 77 in diesem Zeitabschnitt der Nahtbildung eine Relativbewegung
gegenüber dem vom Bremsmotor 88 angetriebenen Zahnrad 75 aus.
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Nach dem Nähen der Anfangsstiche wird beispielsweise mittels eines
dritten, ebenfalls nicht dargestellten Nockens der Steuerkurvenscheibe 18 der Bremsmotor
88 abgeschaltet, wobei jedoch
seine Bremse offenbleibt, so daß
sich der Motor frei drehen kann.
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Gleichzeitig wird der Elektromagnet 84 abgeschaltet, worauf die Druckfeder
85 den Riegel 80 in Richtung des Zahnrades 75 verschiebt. Sobald der Mitnehmer 81
zwischen zwei Zähnen des Zahnrades 75 einrastet, ist die Kupplung 86 eingerückt
und die Schwingantriebsvorrichtung 44 mit dem Zahnrad 75 und damit mit dem Getriebeeingang
E2 antriebsmäßig verbunden. Zugleich mit dem Abschalten von Bremsmotor 88 und Elektromagnet
84 wird der Hilfsantrieb des Kupplungsmotors 23 abgeschaltet und der Kupplungsmotor
23 eingeschaltet und daher ab diesem Zeitpunkt mit hoher Nähgeschwindigkeit weitergenäht.
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Die durch die Schwingantriebsvorrichtung 44 hervorgerufene, über den
Getriebeeingang E2 in das Umlaufrädergetriebe 31 eingeleitete oszillierende Antriebsbewegung
wird der von der Antriebsvorrichtung 25 hervorgerufenen, über den Getriebeeingang
E1 in das Umlaufrädergetriebe 31 eingeleiteten kontinuierlichen Antriebsbewegung
überlagert. Die Phasenlage des Exzenters 45 ist hierbei derart an die Bewegung der
Nadel stange 8 angepaßt, daß bei in das Nähgut eingestochener Nadel 9 die Schwingrichtung
des Sonnenrades 40 mit der Drehrichtung des Mantels 30 zusammenfällt, wodurch die
Antriebsbewegung des Sonnenrades 40 von der durch die Antriebsvorrichtung 25 hervorgerufenen
Antriebsbewegung subtrahiert wird. Bei oberhalb des Nähgutes befindlicher Nadel
9 ist dagegen die Schwingrichtung des Sonnenrades 40 der Drehrichtung des Mantels
30 entgegengesetzt, so daß hierbei die beiden Antriebsbewegungen addiert werden.
Durch die Überlagerung der über die beiden Getriebeeingänge El und E2 in das Umlaufrädergetriebe
31 eingeleiteten Antriebsbewegungen entsteht am Getriebeausgang A eine sinusförmig
verzögert - beschleunigte Antriebsbewegung.
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Die Exzentrizität des Exzenters ist so eingestellt, daß bei im unteren
Totpunkt befindlicher Nadel 9 die über den Getriebeeingang E2 in das Umlaufrädergetriebe
31 eingeleitete Antriebsbewegung genau die gleiche Geschwindigkeit hat wie die über
den Getriebeeingang EI eingeleitete Antriebsbewegung. Aufgrund der
hierbei
stattfindenden Subtraktion der Bewegungen wird somit bei im unteren Totpunkt befindlicher
Nadel 9 ein kurzzeitiger Stillstand der Nabe 34 und damit der Steuerkurvenscheibe
18 und der Nähgutklammer 2 erzielt. Da bereits vor Erreichen des Stillstandes der
Nähgutklammer 2 durch die Subtraktion der Antriebsbewegungen die Vorschubgeschwindigkeit
der Nähgutklammer 2 verringert wird und auch nach erfolgtem Stillstand die Vorschubgeschwindigkeit
nicht unmittelbar ihren Höchstwert erreicht, kommt es während der Verweildauer der
Nadel 9 im Nähgut nur noch zu einer vernachlässigbar geringen Ablenkung der Nadel
9, so daß bei gleichzeitiger Verringerung der Störanfälligkeit die Nähgeschwindigkeit
und die Stichlänge beträchtlich vergrößert werden können.
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Während des Nähvorganges erteilt die Steuerkurvenscheibe 18 über die
Lenker 14, 15 der Nähgutklammer 2 eine der Form des herzustellenden Nahtbildes entsprechende
Vorschubbewegung.
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Nach Beendigung des Nähvorganges wird der Kupplungsmotor 23 abgeschaltet
und dadurch die Nähmaschine 1 und die Schwingantriebsvorrichtung 44 stillgesetzt.
Ferner wird die Bremse des Bremsmotors 88 geschlossen, so daß das Zahnrad 75 stillsteht.
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Der jetzt als einziger noch arbeitende Motor 26 erteilt der Steuerkurvenscheibe
18 eine gleichförmige und dabei normal schnelle Drehbewegung, in deren Verlauf die
Nähgutklammer 2 in die von der Nähmaschine 1 entfernte Einlegestation bewegt wird.
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Bei Erreichen der Einlegestation wird auch der Motor 26 abgeschaltet,
worauf das bearbeitete Nähgut aus der nun stillstehenden Nähgutklammer 2 entfernt
werden kann.