DE2918464A1 - Naehmaschine - Google Patents

Description

OR.-ING. DIPL.-ING. M. SC. iDIPL.-PHYS. UH. DIPU-PHYS. DIPL.-PHVS.Dfl.

HÖGER - STELLRECHT -GRIESSBACH - HAEC-KER BOEHiViE

A 43 32Om Anmelder: Union Special Corporation

m - 168 400 North Franklin Street

17. April 1979 Chicago, Illinois 60610

U.S.A.

Beschreibung Nähmaschine

Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine mit wenigstens einem von einer Antriebseinrichtung angetriebenen Stichbildemittel.

Allgemein hat es die Erfindung mit einem Verfahren zur Umwandlung einer kreisförmigen Drehbewegung in eine ellipsenähnliche Bewegung zu tun.

Dabei geht es darum, ein Werkzeug über einen hin- und hergehenden, harmonischen, ellipsenähnlichen Arbeitszyklus zu führen und alle Trägheitskräfte und Momente dieser Bewegung auszuwuchten. Im besonderen befaßt sich die Erfindung mit einer Greiferantriebsvorrichtung für Nähmaschinen zur Erzeugung von Stichen der Klasse 400 (USA-Norm).

Bei der Ausbildung eines Stiches des Typs 400 wirken eine . Nadel und ein Greifermechanismus in an sich bekannter Weise zusammen, um den Stich zu bilden. Im Zusammenhang mit dieser Stichbildung wird beispielsweise verwiesen auf "Stitch Formation Type 401" veröffentlicht von Union Special Corporation, 400 North Franklin Street, Chicago, Illinois 60610 sowie auf "Federal Standard Stitches, Seams and Stitchings" (Fed. Std. No. 751a, 25. Januar 1965,).

Die an sich bekannte Bildung eines Stiches des Typs 4O1 ist in den Figuren 10 bis 16 dargestellt. In Fig. 10 ist die

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Nadel 115 einer Nähmaschine am unteren Ende ihres Hubes dargestellt. Ein Greifer 117 befindet sich in seiner einen Extremstellung rechts von der Nadel. Ein Stoffschieber 119 nimmt etwa seine tiefste Stellung ein und bewegt sich gerade unterhalb einer Stichplatte 121 nach vorne. In Fig. 11 hat sich die von einer Nadelstange getragene Nadel 115 unter Ausbildung einer Nadelfadenschleife 123 auf ihrer Rückseite angehoben. Der Greifer 117 hat sich nach links bewegt und ist in die Nadelfadenschleife 123 eingedrungen. Der Stoffschieber 119 steigt von unterhalb der Stichplatte 121 nach oben. Fig. 12 zeigt, daß sich die Nadel 115 weiterhin anhebt. Der Greifer 117 setzt seine Bewegung nach links fort. Der Stoffschieber 119 hat sich bis über die Stichplatte 121 angehoben und bewegt sich so, daß er einen Stoff 125 nach hinten schiebt. In Fig. 13 befindet sich die Nadel 115 am oberen Ende ihres Hubes. Der Greifer 117 hat seine linke Extremstellung erreicht und führt gerade denjenigen Teil seines Arbeitszyklus aus, welcher "Ausweichbewegung" genannt wird. Diese Ausweichbewegung ist erforderlich, damit der Greifer der auf- und abgehenden Nadel aus dem Wege geht. Diese Ausweichbewegung findet dann statt, wenn sich der Greifer 117 allgemein in die durch den Pfeil 127 dargestellte Richtung bewegt. Ziel der Ausweichbewegung ist, den Greifer von der einen zur anderen Seite der Nähnadel zu führen. Die Spitze 129 des Greifers hat sich dabei über den ersten Teil einer Ellipse hinweg bewegt. Somit wird der auf dem äußeren Teil des Hubes befolgte Weg gegenüber demjenigen entlang des Rückkehrteils verschieden sein. Dieser verschiedene Weg ist durch das Ausmaß der Ausweichbewegung bestimmt. In Fig. 14 bewegt sich die Nadel 115 nunmehr nach unten. Der Greifer 117 ist ausgewichen, bewegt sich allgemein nach rechts und beginnt sich . aus der Nadelfadenschleife 123 zurückzuziehen. Die Gestalt

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der den Greifer 117 bildenden Klinge, die Ausweichwirkung des Greifers 117, die Wirkung des StoffSchiebers 119 sowie die verschiedenen, mit dem Faden umgehenden Komponenten tragen sämtlich zur Bildung eines Fensters oder Dreiecks 131 bei. Das Dreieck 131 wird vom Greiferfaden 133, der Nadelfadenschleife 123 und der Rückseite des Greifers 117 gebildet. In Fig. 10 bis 14 hat der Stoffschieber 119 den Stoff 125 um eine Stichlänge verschoben und beginnt nun, sich zur Vorbereitung des nächsten Zyklus abzusenken. In Fig. 15 ist die Nadel 115 sowohl in den Stoff als auch in das Dreieck 131 eingedrungen. Der Greifer 117 bewegt sich weiterhin nach rechts. Der Stoffschieber 119 befindet sich nun unterhalb der Stichplatte 121 und beginnt, sich wieder nach vorne zu bewegen. In Fig. 16 befindet sich die Nadel praktisch in ihrer tiefsten Stellung in der Nähe des unteren Endes ihres Hubes. Der Greifer bewegt sich immer noch nach rechts und beginnt gerade mit seiner Ausweichbewegung in der durch den Pfeil angegebenen Richtung. Diese Ausweichbewegung bringt den Greifer in seine Ausgangsstellung gemäß Fig. 10 zurück. Der Stoffschieber befindet sich nahezu in seiner tiefsten Lage und ist für den Beginn des nächsten Zyklus bereit.

Wenn lediglich die Spitze 129 des Greifers 117 mit Bezug auf die Nadel 115 betrachtet wird, so beschreibt diese Spitze offensichtlich eine im allgemeinen ellipsenähnliche Kurve um die Nadel herum. Die Ausweichbewegung bestimmt die kleine Achse der Kurve und der Hub des Greifers 117 die große Achse. Alle diese Vorgänge sind in erster Linie dazu bestimmt, das Dreieck 131 aufzumachen oder zu öffnen.

In einer Nähmaschine, die einen Doppel-Kettenstich, üblicherweise als 401-Stich bezeichnet, sowie Variationen dieses Sti-

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ches erzeugt, ist es erforderlich, daß der als Fadenträgervorrichtung dienende Greifer synchron mit der Nadel zusammenarbeitet, um den gewünschten Stich zu bilden. Greifer, die von dem unteren Bett der Nähmaschine aus angetrieben sind, bewegen sich gewöhnlich auf einer Achse hin und her, die zur Achse der Nadelstangenbewegung senkrecht verläuft, und zwar entweder in Vorschubrichtung der Maschine oder quer dazu. Bei Greifern, die sich quer zur Vorschublinie der Maschine bewegen, was am häufigsten der Fall ist, ist es ferner erforderlich, daß sich die Greiferbewegung von der Rückseite der Nadel zur Vorderseite der Nadel während des hin- und hergehenden Nadelhubs verschiebt, so daß die Nadel in das erwähnte Dreieck eintreten kann. Insgesamt läuft daher der Greifer bei herkömmlichen Nähmaschinen in einer etwas modifizierten elliptischen Weise in einer Ebene senkrecht zu derjenigen der Nadelstange. Die modifizierte elliptische Kurve liegt bei einem X-, Y- und Z-System mit ihrer größeren Achse in der XY-Ebene.

Um diese Mischbewegung zu erhalten, werden gewöhnlich zwei getrennte kinematische Bewegungsabläufe kombiniert, so daß sich die gewünschte Greiferbahn ergibt. Diese Bewegungsabläufe werden traditionsgemäß durch getrennte Kurbeln oder Exzentervermittelt, die mit einer Hauptdrehwelle verbunden sind. Eine dieser Bewegungen vermittelt die hin- und hergehende Axialbewegung des Greifers und die andere dient dazu, den Greifer hin- und herzuschwenken, so daß sich die Ausweichbewegung um die Nadel herum ergibt. Ein hierfür geeigneter Mechanismus besteht aus miteinander verbundenen Gelenken, Verbindungsstangen, Treibriemen und dergleichen. Alle diese Teile sind Quellen von Geräuschen, Vibrationsabnutzung und Überhub. Darüber hinaus besitzen derartige Vorrichtungen große, unausgewuchtete Trägheitskräfte und Momente, die ebenfalls zu star-

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kein Geräusch und starker Vibration Anlaß geben. Besonders gilt dies für Maschinengeschwindigkeiten in der Größenordnung von 6000 U/min und darüber.

Dementsprechend ist es äußerst erwünscht, einen Mechanismus zur Verfügung zu haben, bei dem eine im wesentlichen elliptische, hin- und hergehende Bewegung von einem einzigen Kurbelglied erhalten wird und bei dem Trägheitskräfte und Momente ausbalanciert sind. Ein solcher Mechanismus erlaubt einen Betrieb bei hoher Geschwindigkeit bei niedrigem Geräusch- und Vibrationsniveau ohne nachteilige Einflüsse auf seine Lebensdauer. Es wurden bereits Schrägkurbelvorrichtungen zu diesem Zweck verwendet, bei welchen die schräg verlaufende Kurbel von einer Hülse umgeben ist, die ihrerseits mit einer Schwingstange versehen ist. Die Achse der Schwingstange liegt senkrecht zur Kurbel und läuft senkrecht zum Greiferträger.

Obwohl Schrägkurbelvorrichtungen viele Vorteile gegenüber getrennt angetriebenen Greifer- und Greiferschwenk-Mechanismen besitzen, sind sie in der Praxis nur schwer einzusetzen, da sie den Vorschubmechanismus behindern. In vielen Fällen werden sie in Maschinen mit freitragenden Vorschubantrieben verwendet. In Nähmaschinen, die am unteren Maschinenbett einen kleinen Zylinderdurchmesser erfordern, um schlauchförmiges Material handhaben zu können, ist es sehr schwierig, den Schrägkurbelmechanismus des Greifers mit dem Vorschubmechanismus geometrisch und konstruktiv in Einklang zu bringen, ohne dabei den Zylinderdurchmesser über bestimmte Werte zu vergrößern. Außerdem unterliegen Schrägkurbelvorrichtungen unausgewuchteten Trägheitskräften und Momenten.

Andere Vorrichtungen, nämlich Kardangetriebemechanismen ha-

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ben bereits in Industrienähmaschinen Anwendung gefunden, um eine Nadelstange entlang eines geradlinigen Weges anzutreiben. Bisher sind jedoch aufgrund verschiedener Schwierigkeiten von Kardangetrieben angetriebene Nadelstangen in Industrienähmaschinen kommerziell nicht verfügbar. Ein großes Problem bildet die Auswuchtung des Mechanismus, um eine akzeptable Lebensdauer, niedrigen Geräuschpegel und minimale Vibration zu erhalten. Die von einer Nadelstange erzeugten Kräfte liegen nämlich auf einer geraden Linie und wirken direkt vom Ausgangsritzel des Kardangetriebemechanismus weg.

Ein Kardanantrieb für einen Greifer zur Erzeugung eines Stiches der Klasse 400 würde erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Mechanismen bieten, wie dies auch für den Antrieb einer Nadelstange gilt, vgl. beispielsweise die schwebende US-Patentanmeldung Ser. Nr. 908 199 (deutsche Patentanmeldung P ). Für einen Greifer zur Erzeugung eines Stiches der Klasse 400 ist es optimal, wenn seine Spitze entlang einer allgemein ellipsenähnlichen Bahn angetrieben wird, also entlang der Haupt- oder Längsachse der Greiferstange und um diese Achse herum und nicht, wie bei einer Nadelstange, nur entlang der Hauptachse. Es erwies sichwäoch als mechanisch nicht praktizierbar, den Greifermechanismus direkt vom Ausgangsarm der Ritzelwelle weg anzutreiben. Daher wird eine Kraftübertragungseinrichtung zwischen Greifer und Ritzelwelle eingeschaltet. Beide Faktoren, nämlich die ellipsenähnliche Bewegung und die Kraftübertragungseinrichtung schaffen zusätzliche Auswuchtprobleme, die über diejenigen bei einer von einem Kardangetriebe angetriebenen Nadelstange hinausgehen, vergl. beispielsweise die US-Patentanmeldung Ser. Nr. 904 203 (deutsche Patentanmeldung P ).

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Die im nachstehenden beschriebene Erfindung wendet eine Auswuchttechnik auf einen freitragend gelagerten Kardanantriebsmechanismus zusammen mit bestimmten mechanischen Elementen an, um ein Werkzeug, insbesondere einen Greifer, über eine ellipsenähnliche Kurve hinweg anzutreiben. Dabei finden im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen eine minimale Anzahl von^Dewegenden Teilen Anwendung und es ergibt sich ein einfacher Modus zur Einjustierung der resultierenden, ellipsenähnlichen Kurve. In der Praxis wird der Ausgangsmittelpunkt des Kardangetriebemechanismus vom Rollkreisdurchmesser eines InnenZahnkranzes weg verschoben. Als Ergebnis hiervon durchläuft der Ausgangsmittelpunkt eine elliptische Kurve. Ein Kraftübertragungsmittel verbindet den Ausgangsmittelpunkt mit einer Greiferstange, die bezüglich des Kardangetriebemechanismus mittels einer Lagerung fixiert ist. Aufgrund dieser besonderen Anordnung ist die Greiferstange in der Lage, eine Bewegung entlang ihrer Längsachse auszuführen, und sich gleichzeitig um diese Achse herum zu verdrehen. Die Spitze des Greifers, der fest mit der Greiferstange verbunden ist, durchläuft somit eine ellipsenähnliche Kurve, so daß sich im Zusammenwirken mit der Nadel der gewünschte Stich bilden läßt. Die kleine Achse der ellipsenähnlichen Kurve ist ein Maß für die bei dem betreffenden Stich benötigte "Ausweichbewegung". Die hier entwickelte, ellipsenähnliche Kurve basiert auf einer geradlinigen hin- und hergehenden Einwirkung, während die oben im Zusammenhang mit den Figuren 10 bis 16 diskutierte, an sich bekannte Bewegung des Greifers 117 durch Rotation um einen Mittelpunkt erzeugt wird und somit auf einem Segment eines Kreisdurchmessers liegt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung einer kreisförmigen Drehbewegung in

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eine ellipsenähnliche Bewegung vorzuschlagen, welche sich unter anderem für den Antrieb eines Werkzeuges, insbesondere des Greifers einer Nähmaschine eignet.

Die Aufgabe wird bei einer Nähmaschine mit wenigstens einem von einer Antriebseinrichtung angetriebenen Stichbildemittel durch folgende Merkmale gelöst:

die Antriebseinrichtung umfaßt ein Kardangetriebe mit einem im wesentlichen konstanter Belastung unterworfenen Hauptlager und mit einem der Lagerung einer Ausgangswelle dienenden ffloppeilager;
eine Greiferstange;

Verbindungsmittel zwischen Ausgangswelle und Greiferstange zur Umwandlung einer zweidimensionalen elliptischen Bewegung in eine ellipsenähnliche, dreidimensionale Bewegung und

einen an der Greiferstange angeordneten und von den Verbindungsmitteln betätigten Greifer.

Ein Verfahren zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus: der Kardanantrieb wird ausgewuchtet;

die zweidimensional, elliptische Ausgangsbewegung des Kardanantriebes wird in eine hin- und hergehende sowie drehende Bewegung umgewandelt;

die hin- und hergehende sowie drehende Bewegung wird derart auf eine Welle übertragen, daß sich diese entlang ihrer und um ihre Längsachse herum bewegt, und mit der Welle wird im Abstand von ihrer Längsachse ein Werkzeug verbunden, so daß dieses allgemein eine ellipsenähnliche Kurve in drei Dimensionen durchläuft.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung bestehen in fol-

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gendem: Es wird ein neuer Greifer-Antriebsmechanismus geschaffen, bei dem die große und die kleine Achse der ellipsenähnlichen Kurve, die von der Greiferspitze durchlaufen wird, leicht variiert v/erden können. Der erfindungsgemäße Greiferantrieb eignet sich insbesondere für einen Stich der Klasse 400. Wesentliches Merkmal der Erfindung ist ein ausgewuchteter Kardanantrieb. Der Greifer wird über eine elliptische Bahn hinweg vom Kardanantrieb angetrieben, wobei eine Kraftübertragungseinrichtung die Ausgangswelle des Kardanantriebs mit der Greiferstange verbindet. Schließlich ist es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, ein ausgewuchtetes Kardangetriebe dazu zu benutzen, ein Werkzeug auf einer ellipsenähnlichen Bahn zu bewegen.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische und schaubildliche Ansicht einer Nähmaschine, bei welcher ein Greifer und weitere, zugehörige Stichbildemittel von als Bausteinen ausgebildeten Kardanantrieben angetrieben sind;

Fig. 2 eine horizontale Teilschnittansicht der Greiferanordnung und des für den Antrieb derselben benutzten, als Baustein ausgebildeten Kardangetriebes;

Fig. 3 eine auseinandergezogene, schaubildliche Ansicht von Einzelteilen des Kardangetriebes mit einem Doppellager ;

Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht der Bewegungsbahnen des

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Mittelpunktes eines Gleitzapfens mit verschiedenen Stellungen desselben bezüglich eines Innenzahnkranzes des Getriebes;

Fig. 5,6 und 7 Teilansichten der Beziehungen des Getriebeausgangs zur Greiferstange in verschiedenen Punkten des Arbeitszyklus;

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Bahnen, die vom Mittelpunkt eines Gleitzapfens sowie von der Greiferspitze durchlaufen werden;

Fig. 9 eine Ansicht entlang der Linie 9-9 in Fig. 8;

Fig. 10 bis 16 Teilansichten eines an sich bekannten Verfahrens zur Ausbildung eines Stiches des Typs 401 und

Fig. 17 eine Modelldarstellung der verschiedenen Faktoren, welche auf das Getriebesystem im Verlauf eines Arbeitszyklus einwirken.

In Fig. 1 ist stilisiert eine Nähmaschine 200 dargestellt. Eine Reihe von als Kardanantriebewausgebildeten Bausteinen dient dazu, diejenigen Elemente anzutreiben, die bei der Bildung eines 401-Stiches miteinander zusammenwirken. Diese Elemente umfassen einen dem Antrieb eines unteren Greifers dienenden Kardangetrxebebaustein 103 sowie einen dem Nadelantrieb dienenden Kardangetriebebaustein 204. Eine Nadel arbeitet in an sich bekannter Weise mit einem Greifer 100 bei der Ausbildung des Stiches Nr. 401 zusammen.

Wie in Fig. 2 dargestellt, umfaßt ein Kardangetriebe 10, wel-

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ches einen Teil des Getriebebausteins 103 bildet, einen als Vorsprung ausgebildeten Gestellteil 18 an einer Welle 14, die ihrerseits freitragend in einem Hauptlager 16 drehbar abgestützt ist. Wie dargestellt, ist das Gestellteil 18 so gestaltet, daß es eine als Rxtzelgetrxebeanordnung ausgebildete Ausgangswelle 17 aufnehmen kann, vergl. Fig. 2 und 3. Der Gestellteil 18 weist einen horizontal verlaufenden Hohlraum 28 und einen Ausschnitt 3O auf. Der Ausschnitt 30 ermöglicht das Angreifen eines Ritzels 22 in einen Innenzahnkranz 24. Der Hohlraum 28 nimmt ein Doppellager aus zwei Lagergarnituren 32 und 34(unterschiedlichen Durchmessers und damit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit^ auf, die der Lagerung einer Ritzelwelle 36 dienen. Eine Stellschraube 38 dient dazu, das Ritzel 22 auf der Ritzelwelle 36 zu befestigen. Mit dem linken Ende der Ritzelwelle 36 ist ein Verbindungsarm 44 fest verbunden, der eine Verbindung zu einem als Greiferstange 53 ausgebildeten Werkzeugteil derart herstellt, daß insgesamt ein freitragendes System entsteht. Der Verbindungsarm 44 verbindet weiterhin die Ritzelwelle 36 mit einer Masse 46, die auf jene Welle eine Kraft ausübt, so daß dann, wenn die Welle um die Linie 41 herum ausgewuchtet ist, der auf die Doppellagerung einwirkende Lastvektor Null ist. Bei der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist die der Auswuchtung dienende Masse 46 als Gegengewicht ausgebildet, welches durch einen Stift 48 mit dem Arm 44 verbunden ist. Der Verbindungsarm 44 weist weiterhin einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 50 auf, an dem eine Spannschloßmutter 52 angreift. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Verbindungsarm 44 durch eine Öffnung 51 hindurch in die Ritzelwelle 36 eingesetzt, wonach die Mutter 52 die Elemente fest in einer vorbestimmten Position zusammenspannt.

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Das bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als hin- und hergehende Greiferstange ausgebildete Werkstückteil ist durch eine Lagerung 116 in Position gehalten, wobei die Lagerung 116 gleichzeitig die gewünschte hin- lind hergehende Bewegung und eine drehende Bewegung der Greiferstange 53 ermöglicht. Die Lagerung 116 ist mit Bezug auf den freitragenden Kardanantrieb ortsfest.

Das Hauptlager 16, das aus den Garnituren 32 und 34 bestehende Doppellager und kraftübertragende Verbindungsmittel 102 zwischen Ausgangswelle 17 und Greiferstange 53 sind sämtlich mit einem öl- oder Schmiersystem verbunden. Das öl tritt unter Druck durch einen Kanal 68 ein und gelangt von da durch Hilfskanäle zu allen Schmierstellen. Die Lagergarnitur 32 erhält das öl über einen Kanal 70, das Hauptlager 16 über Kanäle 72 und 74, die Lagergarnitur 34 über den Kanal 72 und einen weiteren Kanal 76, und die Verbindungsmittel 102 über den Kanal 72 und einen Kanal 78. Zur Verteilung des Öls kann eine ölpumpanlage verwendet werden, wie sie bei Industrienähmaschinen an sich bekannt ist.

Die Ritzelwelle 36 ist durch eine Druckscheibe 8O am Platz gehalten. Der Außenring 82 der Lagergarnitur 32 hält die Druckscheibe 80 auf einer Seite und der Gestellteil 18 auf der anderen Seite fest. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Druckscheibe 80 aus einem Material, welches von der Firma DuPont Corporation unter dem Warenzeichen "Vespel" hergestellt und vertrieben wird. Die Druckscheibe 80 vermittelt eine im wesentlichen reibungsfreie Abstützfläche für das Ritzel 22, so daß die Ritzelwelle und ihre Zubehörteile bezüglich der Gestellanordnung fixiert sind.

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Der Kern vorliegender Erfindung besteht in den Mitteln zum Antrieb der Spitze 118 des Greifers 100 über eine ellipsenähnliche Kurve hinweg. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist der Verbindungsarm 44 an einem Ausgangsmittelpunkt 147 über kraftübertragende Verbindungsmittel 102 mit der Greiferstange 53 verbunden. Die Verbindungsmittel 102 umfassen bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Kugel 104, eine die Kugel aufnehmende Lagerbuchse 106 und einen Gleitzapfen 108. Der als Hebelarm dienende Gleitzapfen 108 ist in einer Öffnung 110 der Kugel 104 frei verschieblich und drehbar und besitzt daher drei Bewegungsfreiheitsgrade. Was eine vollständige Diskussion der kraftübertragenden Verbindungsmittel 102 anbelangt, so wird auf die schwebende US-Patentanmeldung Ser. Nr. 904 203 (deutsche Patentanmeldung P hingewiesen.

Das eine Ende 112 des Gleitzapfens 108 ist frei "schwimmend" (floating) in der Öffnung 110 gelagert. Das andere Ende 114 des Zapfens 108 ist starr an der Greiferstange 53 befestigt, wobei die Greiferstange 53 an ihrem (unteren) Ende den Greifer 100 trägt. Wie bereits ausgeführt, hält die Lagerung 116 die Greiferstange 53 mit Bezug auf den Kardangetriebebaustein in einer vorbestimmten Position.

Es ist bekannt und ohne weiteres verständlich, daß der Ausgang eines Kardanantriebs gemäß Fig. 2 derart eingestellt werden kann, daß ein Punkt in der Mitte der Kugel 104 keine gerade Linie durchläuft. Bei der Beschreibung vorliegender Erfindung wird dieser Punkt Ausgangsmittelpunkt 147 genannt.

Fig. 4 zeigt eine teilweise schematische Darstellung der Vorderseite eines Kardanantriebs zusammen mit den Bahnen, die

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vom Ausgangsmittelpunkt 147 der Kugel 104 durchlaufen werden. Der Roll- oder Teilkreisdurchmesser des Innenzahnkranzes 24 ist durch den Kreis 24' wiedergegeben. Der Kreis 110' stellt die Öffnung 110 in der Kugel 104 dar. Der geradlinige Weg A zeigt den Ausgangsmittelpunkt 147 der Kugel 104 direkt auf dem Rollkreisdurchmesser des Innenzahnkranzes 24. Dies ist die Standardposition, in welcher ein Kardanantrieb eine an seinem Eingang auftretende Drehbewegung in eine an seinem Ausgang vorliegende, geradlinige Bewegung umwandelt. Durch Verkürzenoder Verlängern des Verbindungsarms 44 kann der Ausgangsmittelpunkt 147 entweder auf die Innenseite oder auf die Außenseite des Rollkreisdurchmessers des InnenZahnkranzes 24 verschoben werden. Die Ellipsen B und C geben die entsprechende Ausgangsbewegung wieder. Es kann also durch einfaches Verschieben des Ausgangsmittelpunktes 147 außerhalb oder innerhalb des Rollkreisdurchmessers des InnenZahnkranzes 24 eine Ellipse durchlaufen werden. Diese Ellipse liegt in der XY-Ebene, d.h. in der Zeichenebene der Fig. 4. Die Ellipse wird nach verschiedenen Richtungen hin erzeugt, je nachdem ob der Ausgangsmittelpunkt 147 innerhalb oder außerhalb des Rollkreisdurchmessers des Innenzahnkranzes 24 liegt. Je weiter außerhalb oder je weiter innerhalb bezüglich des Innenzahnkranzes 24 die Anordnung getroffen ist, umso größer wird die Amplitude oder Y-Achse der Ellipse. Dementsprechend wird der Hub der Greiferstange kürzer, wenn der Ausgangsmittelpunkt 147 innerhalb des Innenzahnkranzes 24 verschoben wird, und größer, wenn dieser Punkt außerhalb des Innenzahnkranzes 24 verschoben wird. In beiden Fällen wird die kleine Y-Achse größer.

Mit Bezug auf Fig. 5 bis 9 wird nun die Art und Weise diskutiert, wie die elliptische Bewegung des Ausgangsmittelpunktes

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dazu ausgenutzt wird, eine ellipsenähnliche Bewegung der Greiferspitze 118 zu erzeugen. Es wird die Annahme gemacht, daß der Ausgangsmittelpunkt 147 der mit B bezeichneten Ellipse folgt. Am Ausgangspunkt nehmen die Kugel 104, der Gleitzapfen 108 und die Greiferstange 53 die in Fig. 6 dargestellten Positionen ein. Es sei noch einmal daran erinnert, daß der Zapfen 108 an der Greiferstange 53 fixiert ist, die ihrerseits bezüglich des Kardangetriebes 10 durch die Lagerung 118 in bestimmter Weise fixiert ist. Die Stange 53 kann daher lediglich Dreh- und hin- und hergehende Bewegungen entlang einer geradlinigen Bahn ausführen. Die hin- und hergehende Bewegung erfolgt entlang ihrer Haupt- oder Längsachse, die Drehbewegung erfolgt um diese Achse herum. Beginnend mit der in Fig. 6 gezeichneten Position, die dem Bezugszeichen 120 in,Fig. 4 entspricht, bewegen sich die kraftübertragenden Verbindungsmittel 102 im Verlauf des ersten Viertels des Zyklus zu der mit 122 bezeichneten Position. In dieser Position 122 haben die Greiferstange 53, der Zapfen 108 und die betreffenden Verbindungsmittel 102 die in Fig. 5 dargestellte Lage eingenommen. Mithin wurde der Greiferstange 5 3 eine translatorische Bewegung entsprechend der Entfernung X/2 und eine Rotationsbewegung mitgeteilt, die eine Funktion der Entfernung Y/2 ist. Die translatorische Bewegung ist dabei eine direkte Bewegung, während die Rotationsbewegung dann auftritt, wenn die Kugel 104 sich oberhalb der von der Greiferstange durchlaufenen, geraden Linie in maximaler Entfernung von Y/2 bewegt. Dies ist möglich, da der Gleitzapfen in der Öffnung 110 der Kugel 104 frei verschieblich ist. Im Punkt 124 haben sich die Verbindungsmittel 102 und die Greiferstange 53 wieder in die in Fig. 6 dargestellte Position zurückbewegt, während sie in der Stellung 126 die in Fig. 7 dargestellte Position einnehmen. Die Greiferstange 53 wird

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auf diese Weise auf einem Weg hin- und hergeführt, welcher der Entfernung X entspricht, während sie gleichzeitig über einen Winkel verdreht wird, welcher eine Funktion der Entfernung Y ist.

Es ist jedoch zu beachten, daß die kleine Achse der Kurve B' in Fig. 8 in der YX-Ebene liegt, während bei der Kurve D die kleine Achse allgemein in der XZ-Ebene liegt. Bei beiden Kurven liegt die große Achse in der XY-Ebene. Je nachdem, wie der Greifer 100 relativ zur Greiferstange 53 geometrisch orientiert ist, kann die kleine Achse so justiert werden, daß sie über 360° hinweg in irgendeiner Kombination von Y- und Z-Ebenen liegt. Dies bedeutet, daß sowohl der Zapfen 108 als auch der Greifer 100 bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an der Greiferstange 53 befestigt sind. Somit liegt ein Phasenwinkel zwischen der großen Achse mit Bezug auf diejenige der Greiferstange vor; durch Variation dieses Phasenwinkels kann erreicht werden, daß die resultierende, von der Greiferspitze 118 beschriebene Kurve in zahlreichen, verschiedenen Ebenen liegt.

Vor diesem Hintergrund werden nun die Figuren 8 und 9 betrachtet. Die ellipsenähnliche Kurve, die vom Ausgangsmittelpunkt 147 der Kugel 104 durchlaufen wird, ist mit B¹ bezeichnet. Die Greiferstange 53 ist zwangsweise an jeder anderen Bewegung gehindert mit Ausnahme einer Hin- und Herbewegung entlang ihrer Längsachse 128, durch den Pfeil 128' dargestellt, und einer Rotation um diese Achse herum, vergl. den Pfeil 130. Zur Erklärung sei festgestellt, daß die große und kleine Achse der Kurve B¹ in der Zeichenebene liegen, wobei die Längsachse der Greiferstange 53 parallel hierzu und im Abstand davon erfolgt. Ferner sei festgestellt, daß die Haupt-

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achse der Kurve D in einer Ebene liegt, die im Abstand parallel von der Zeichenebene verläuft, wobei die Kurve ebenfalls in den Y- und Z-Dimensionen liegt. Der Greifer 100 folgt, da er fest mit der Greiferstange 53verbunden ist, sowohl deren Translations- als auch Rotationsbewegung. Daher durchläuft die Spitze 118 des Greifers 100 eine ellipsenähnliche Kurve, wie bei D dargestellt. Eine Stirnansicht der ellipsenähnlichen Kurve D zeigt Fig. 9. Beginnend mit einer Kurve B', die bezüglich ihrer großen und kleinen Achse in der XY-Ebene liegt, wird eine Kurve D erzeugt, die in drei Dimensionen verläuft. Diese ellipsenähnliche Kurve repräsentiert die erforderliche Bahn, welche die Greiferspitze 118 in Zusammenarbeit mit der Nadel 101 durchlaufen muß, um den gewünschten Stich des Typs 401 zu bilden.

Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung der Einzelteile führt dazu, daß der Ausgangsmittelpunkt 147A eine Kurve durchläuft, die der Kurve "C" in Fig. 4 entspricht. Dies heißt, daß der Mittelpunkt 147A außerhalb des Rollkreisdurchmessers des Innenzahnkranzes 24 liegt.

Die in Fig. 8 eingezeichnete Linie 103 stellt die allgemein von der Nadel 101 während der Bildung des 4O1-Stiches durchlaufene Bahn dar. Der Bereich 105 ist der Bereich, in dem die Spitze 118 des Greifers 100 in die Nadelfadenschleife eintritt, die gemäß Fig. 11 an der Rückseite der Nadel erzeugt wird. Im Bereich 107 liegt derjenige Punkt, an dem die Nadel 101 in das Dreieck eintritt, welches an der Rückseite des Greifers, wie in Fig. 15 dargestellt, im Zusammenwirken mit dem Stoff gebildet wird.

Die Länge der großen Achse der Ellipse D entspricht annähernd

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der Länge der entsprechenden Achse derjenigen Ellipse, die vom Ausgangsmittelpunkt 147 der Kugel 104 durchlaufen wird. Die Länge der kleinen Achse der ellipsenähnlichen Kurve D hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, beispielsweise vom Abstand des Ausgangsmittelpunkts 147 vom Rollkreisdurchmesser 24' des Innenzahnkranzes 24, der Länge des Gleitzapfens 108 und der Länge des Greifertragarms. Diese verschiedenen Parameter können gemeinsam oder einzeln derart variiert werden, daß für eine vorgegebene große Achse der Kurve D die kleine Achse größer oder kleiner gemacht werden kann, und zwar durch den Phasenwinkel, welcher die Beziehungen der Ebenen bestimmt. Irgendeine Anzahl einstellbarer Befestigungsmittel kann ΙαίβΓζμ verwendet werden, beispielsweise eine Stellschraube, eine Klemme, usw.

Man kann sagen, daß die elliptische Kurve B die Summe zweier geradlinigen Bewegungen ist, welche um 90° phasenverschoben verlaufen. Dasselbe trifft für alle elliptischen Kurven zu, die vom Ausgangsmittelpunkt 147 der Kugel 104 durchlaufen werden.

Eine Auswuchtung des als Baustein ausgebildeten Kardanantriebs wurde mit der Absicht betrieben, die Einflüsse von Trägheitskräften auf die Betriebseigenschaft des Systems minimal zu halten oder zu eliminieren. Es wurde gefunden, daß das Maß, zu welchem unaufgelöste oder unausgeglichene Trägheitskräfte klein gehalten oder ausgeschaltet werden können, von der besonderen Bahn abhängt, über welche hinweg das Werkzeug durch seinen Antrieb geführt wird. Wenn die Trägheitskräfte im System nicht aufgelöst werden, kann ihre Anwesenheit zu fluktuierenden und zurücklaufenden Belastungen führen, welche ihrerseits eine gesteigerte Beanspruchung der Systemglie-

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der undStöße zwischen lose miteinander verbundenen Einzelteilen erzeugen könnten. Das Ergebnis hiervon wären höhere Geräuschpegel, stärkere Abnutzung und reduzierte Lebensdauer der belasteten Elemente.

Das Auswuchten des Systems kann von zwei verschiedenen Richtungen her angegangen werden. Der erste Anlauf erfolgt auf einer theoretischen Basis, wobei versucht wird, den Status der unaufgelösten Trägheitskräfte vorherzusagen und ihre Auflösungen vor der tatsächlichen Herstellung der Systemteile zu entwickeln. Ein zweites Verfahren verwendet die tatsächlich vorliegenden Systemteile und analysiert deren unaufgelöste Trägheitskräfte, welche auf Herstellungstoleranzen zurückgehen, beispielsweise mit Hilfe einer Auswuchtmaschine. Diese zweite Methode ist ersichtlich gut bekannt und braucht daher nicht weiter erörtert zu werden.

Wird die Auswuchtung auf theoretischer Basis durchgeführt, wird ein hypothetisches Modell eines Kardanantriebs entwickelt. In diesem besonderen Modell ist es aufgrund eines Verständnisses der unaufgelösten Trägheitskräfte möglich, eine vernünftige Auswahl der Lagermittel und Materialien sowie deren gegenseitige Zuordnung zu machen, um vernünftige Belastungspegel zu erhalten. Zusätzlich ist es möglich, die Massen der verschiedenen Elemente so zu proportionieren, daß sich Trägheitskräfte auflösen. Der erste Schritt in der Entwicklung des theoretischen Modells besteht darin, die Arbeitsweise und die Funktion des Kardangetriebesystems zu etablieren. Ein Kardangetriebe arbeitet spezifisch in einer dynamischen Weise und ist in der Lage, ein Ausgangselement oder Werkzeug entlang mehrerer, verschiedener Bewegungsbahnen anzutreiben. Solche Bahnen können beispielsweise von geradliniger, spira-

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liger, schraubenförmiger, ellipsenähnlicher Gestalt sein oder eine Kombination spiraliger, schraubenförmiger und elliptischer Bewegungsformen sein.

Daher wird vor der tatsächlichen Konstruktion die Bewegung des Werkstücks festgelegt und hierüber eine Entscheidung getroffen. Somit ist die geometrische Beziehung der Elemente des Kardanantriebs etabliert. Um die Entwicklung des mathematischen Modells zu erleichtern, werden besondere Annahmen über die physikalischen Eigenschaften des in Rede stehenden Systems gemacht. Zunächst werden alle Elemente des Mechanismus als starre Körper angenommen. Biegeeffekte werden im Hinblick auf ihre Einflüsse auf die Trägheitsauswuchtung als vernachlässigbar betrachtet. Zweitens wird angenommen, daß die natürliche oder Eigenfrequenz aller Elemente über der normalen Betriebsfrequenz des Kardangetriebemechanismus liegt. Drittens wird die Masse der verschiedenen mechanischen Komponenten zusammengefaßt. Somit braucht lediglich eine dynamische Analyse weniger, diskreter Punkte ausgeführt zu werden. Die Massenzusammenfassung besteht natürlich darin, daß die Massen aller Elemente als in ihrem Schwerpunkt konzentriert angenommen werden. Schließlich wird die Eingangswirikelgeschwindigkeit der Haupt- oder Eingangswelle konstant gehalten.

Die Einzelteile des Kardanantriebs werden in ihre Basisgruppen aufgelöst. Hierauf werden die dynamischen Trägheitskräfte der Hauptbasisgruppe analysiert. Diese Kräfte werden dann in der zweiten Basisgruppe überlagert und diese Gruppe wird dann ausgewuchtet. Die resultierenden Kräfte werden alsdann der dritten Basisgruppe überlagert, die dann als letzte ausgewuchtet wird. Wie in Fig. 17 dargestellt, schließt die erste

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Basisgruppe die Greiferstange 500 und alles an ihr angeordnete Zubehör wie auch den Gleitzapfen 502 der Kraftübertragungsmittel 504 ein, welcher an der Greiferstange befestigt ist. Die zweite Basisgruppe umfaßt die kleine Kurbel oder Ritzelwelle 506 und alles mit ihr verbundene Zubehör. Die dritte Basisgruppe umschließt die Hauptkurbel- oder Hauptantriebswelle 508 und alle an ihr angeordneten Elemente. In jeder Basisgruppe werden die Massen derart zusammengefaßt, daß sie dieselben Trägheitseigenschaften wie in der tatsächlichen Gruppe behalten. All dies führt zu einem vereinfachten, theoretischen Modell eines Kardanmechanismus, in dem wenige, punktförmig zusammengezogene Massen mit bestimmten, gegenseitigen Lagebeziehungen den wirklichen Mechanismus repräsentieren.

In Fig. 17 sind zwei räumliche, rechtshändige Koordinatensysteme eingerichtet, um die gegenseitigen Beziehungen der Basiskomponenten zu spezifizieren. Ein globales Koordinatensystem, als X'= und Y'-System definiert,dient der Orientierung der Greifer- oder Ausgangsstange 5OO. Die Hauptantriebswelle 508 und die Ritzelwelle 505 hingegen werden bezüglich eines lokalen-Koordinatensystems orientiert. Das lokale Koordinatensystem, als XYZ-System bezeichnet, liegt direkt auf dem globalen Koordinatensystem und kann um eine gemeinsame Achse rotieren, welches in Praxis die Z-Achse ist. Diese gemeinsame Z-Ächse ist'auch die Drehachse der Hauptantriebswelle 508. um die Spitze des Werkzeuges 501 über bestimmte Bewegungsbahnen, beispielsweise spiralige oder spiraligslliptische Bewegungsbahnen hinweg anzutreiben, ist es erforderlich' , daß das lokale Koordinatensystem bezüglich des globalen --"Systems verdreht oder schräggestellt werden kann. Der Winkel 510 liefert ein Maß für diese Schrägstellung. Dies

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bringt es mit sich, daß eine Koordinatentransformation benutzt wird, um von dem einen zum andern Koordinatensystem überzugehen. Beide Koordinatensysteme sind ortsfest und bewegen sich nicht bezüglich irgendwelcher Elemente des Kardangetriebes, wenn diese ihren Arbeitszyklus durchlaufen. Sowohl das globale als auch das lokale Koordinatensystem haben ihren Ursprung im Mittelpunkt 512 des Hauptlagers 514. Die interessierenden Ebenen, in denen verschiedene Basiskomponenten operieren, sind durch zwei Achsen eines gegebenen Koordinatensystems bestimmt.

Mit dem auf diese Weise festgelegten, theoretischen Modell können die mathematischen Gleichungen, welche dessen kinematische Eigenschaften bestimmen, entwickelt werden. Da die Trägheitskräfte der Greiferstange 500 und weiterer Komponenten in der ersten Basisgruppe nicht leicht in sich selber ausgewuchtet werden können, wird die Last auf die Ritzelwelle 506 übertragen. Der Punkt ihrer zusammengezogenen Masse ist bei 516 dargestellt. Wie sich weiterhin aus Fig. 17 ergibt, wird die Ritzelwelle durch drei zusammengezogene Massen 518, 520 und 522 und drei Punkte der Kraftwechselwirkung dargestellt. Diese Punkte der Kraftwechselwirkung entsprechen den beiden Lagern 536 und 538 des Doppellagers und dem Kraftübertragungsmittel 504. Die Trägheitslast der Greiferstange 500 wird über einen Punkt der Kraftwechselwirkung übertragen, nämlich das Kraftübertragungsmittel 504, und die beiden Lagerungen des Doppellagers simulieren die Abstützung für die kleine Kurbel- oder Ritzelwelle 506. Der Innenzahnkranz 524 wird in der kinematischen Analyse nicht als Kraftwechselwirkungspunkt betrachtet und dient lediglich als geometrische Zwangsbedingung für die Ritzelwelle 506. Da die Ritzelwelle 506 zwangsläufig freitragend gelagert ist und

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auch wegen räumlicher Beschränkungen, ist es nicht einfach, die unaufgelösten Trägheitskräfte in zwei Ebenen auszuwuchten. Infolgedessen wird die mathematische Analyse der Ritzelwelle in einer einzigen Ebene ausgeführt (statische Auswuchtung) . Dies ist eine parallel zu X und Y verlaufende Ebene, welche durch die zusammengefaßte Masse 520 des Gegengewichtes der Ritzelwelle geht. Die zusammengefaßten Massen des Doppellagers der Ritzelwelle und der Ritzelwelle selbst werden zunächst vernachlässigt, da sie auf der Drehachse liegen. Drei kinematische Positionsbeziehungen können für die Punkte zusammengefaßter Massen 513 und 520 des Gegengewichts und des Verbindungsarms der Ritzelwelle 506 sowie für den Punkt 504 der Kraftwechselwirkung des Werkzeuges entwickelt werden. Diese drei Beziehungen definieren allein die Beziehung der unabhängigen Variablen (Kurbelwinkel 526) zu den abhängigen Variablen (Position der Punkte bezüglich der Hauptwelle). Es ist eine weitere kinematische Positionsbeziehung erforderlich. Die Rotationsbeziehung des Greifers mit Bezug auf die unabhängige Variable wird benötigt, um dieses Subsystem voll zu bestimmen. Der Winkel 528 definiert den Betrag dieser Rotation. Der Winkel 544 bestimmt das Winkelverhältnis zwischen der Ritzelwelle 506 und dem lokalen Koordinatensystem. Dieses Verhältnis ist aufgrund der Zwangsverbindung des Ritzels 546 mit dem Innenzahnkranz eine feste Beziehung.

Die erste Ableitung dieser vier Beziehungen liefert die Geschwindigkeit der betrachteten Punkte. Die zweite Ableitung liefert die Beschleunigungen dieser Punkte. Die Anwendung des zweiten Newton'sehen Gesetzes der Kinematik bestimmt dann sowohl die Größe und die Richtung der unaufgelösten Trägheitskräfte, die in dieser besonderen XY-Ebene der Ritzelwelle 506 wirken. Dabei werden alle Massen und die entwickelten

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geometrischen Beziehungen in allgemeiner Form angesetzt, so daß Veränderungen an jeder Variablen vorgenommen werden · können mit dem Zweck, das System zu optimieren. Wenn die Summation der Trägheitskräfte konstant bleibt und die Summation der Momente um die Drehachse der Ritzelwelle über eine volle Umdrehung der Hauptwelle hinweg (3 60°) gleich Null ist, kann die Ritzelwelle 506 als statisch ausgewuchtet in der XY-Ebene betrachtet werden. Dies heißt, daß die Ritzelwelle 506 als um ihre Hauptachse herum als ausgewuchtet angesehen wird. Es ist zu beachten, daß dann, wenn das Moment um die Ritzelwelle 506 gleich Null ist, die konstante, resultierende Vektorkraft radial um die Hauptwelle mit der Winkelgeschwindigkeit der Hauptwelle rotiert. Dies gestattet es, jene auf die Hauptwelle 508 wirkende Trägheitskraft dadurch auszuwuchten, daß man die Gegen-Auswuchtmasse 530 um 180 außer Phase einstellt und hierdurch ein Gleichgewicht der Kräfte und Momente mit Bezug auf das Hauptlager erhält.

Die Analyse der Trägheitskräfte der Hauptwelle 508 erfolgt in zwei Ebenen (statische und dynamische Auswuchtung). Die Hauptwelle und die zugehörigen Elemente sind durch drei punktförmig zusammengefaßte Massen 530, 532 und 534 sowie drei Punkte der Kraftwechselwirkung repräsentiert, nämlich Hauptlager 514 und die beiden Lagerungen 536 und 53 8 des Doppellagers. Der erste Schritt bei der Auflösung der Trägheitskräfte der Hauptwelle besteht darin, alle von der Ritzelwelle 506 herrührenden Kräfte auf die Punkte der Kraftwechselwirkung in den Lagerungen 536 und 538 des Doppellagers zu übertragen. Diese Kräfte wirken auf die Hauptwelle 508 in gleicher Größe, jedoch in entgegengesetzten Richtungen, Wenn alle (übertragenen und auf Trägheit beruhenden) Kräfte und Momente, die auf die Hauptwelle 508 in der Mitte 512 des Hauptlagers

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514 in zwei Ebenen wirken, gleich Null sind, kann die Hauptwelle sowohl statisch als auch dynamisch als ausgewuchtet angesehen werden. Da die übertragenen und auf Trägheit beruhenden Kräfte, welche auf die Hauptwelle 508 wirken, während eines Betriebszyklus der Hauptwelle konstant bleiben, braucht diese Welle nur in einer einzigen Position ausgewuchtet zu werden. Die Gegengewichtsmasse 530 der Hauptwelle kann unabhängig in den beiden Auswuchtebenen einjustiert werden. Diese beiden Ebenen sind die XY- und die YZ-Ebenen, die beide durch die Mitte des Hauptlagers verlaufen. Zur Verdeutlichung wird auf die orthographische Ebenendarstellung 540 in Fig. 17 hingewiesen. Dabei ist zu beachten, daß der Punkt 542 in die Zeichnungsebene hinein vorsteht.

Mehrere wichtige Aspekte ergaben sich als Ergebnis der Analyse. Zuerst ist zu beachten, daß die Masse eines Gegengewichtes,, beispielsweise 520, reduziert und weiter von der Drehachse weg angeordnet werden kann, wobei diese immer noch ihr Trägheitsgleichgewxcht beibehält. Diese Tatsache kann an der Ritzelwelle 506 dazu ausgenutzt werden, um die konstanten, resultierenden Trägheitskräfte auf ein kleineres Ausmaß zu reduzieren, wodurch die Belastung an den Lagerstellen des Doppellagers reduziert wird. Das Ergebnis hiervon ist eine längere Lebensdauer des Doppellagers und eine geringere Beanspruchung der zugehörigen Teile. Zweitens ergibt sich aus der Analyse, daß es offensichtlich nicht erforderlich ist, die Ritzelwelle in zwei Ebenen auszuwuchten. Vielmehr ist lediglich eine statische Auswuchtung notwendig. Der resultierende Auswuchtzustand an der Hauptwelle SOS ist der gleiche ohne Rücksicht darauf, ob die Ritzelwelle 506 dynamisch ausgewuchtet ist oder nicht.

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Die voranstehende Analyse kann auf wenigstens vier verschiedene Werkzeuge und ihre zugehörigen Bahnen angewandt werden. Jede dieser verschiedenen Bahnen oder Bewegungen stellt ihre eigenen, besonderen Beziehungen und Probleme. Es muß jedoch festgehalten werden, daß eine geradlinige Bewegung getrennt von der elliptischen, spiraligen oder schraubenförmigen und schraubenförmig-elliptischen Bewegung betrachtet werden kann. So erfolgt beispielsweise bei geradliniger Bewegung des Werkzeuges die Auswuchtanalyse unmittelbar. Theoretisch kann ein Kardangetriebe, welches ein Werkzeug auf einer geradlinigen Bahn antreibt, vollständig dadurch ausgewuchtet werden, daß man die Gegengewichte der Ritzel- und Hauptwelle in geeigneter Weise auswählt. Mit Rücksicht auf unvermeidliche Herstellungstoleranzen etc. kann jedoch das theoretische Ergebnis nie vollkommen erreicht sondern lediglich angenähert werden. Die Auswuchtung der elliptischen, schraubenförmigen und schraubenförmig-elliptischen Ausgangsbewegungen erfolgt in der, gleichen Weise wie bei geradliniger Bewegung. Es muß jedoch nicht nur, wie zuvor erläutert, das Werkzeug entlang der Längsachse der Greiferstange 500 hin- und herbewegt werden, sondern es muß auch um diese Achse herum verdreht werden (vergl. den Winkel 528 in Fig. 17). Dies verursacht ein Trägheitsdrehmoment, welches um die Längsachse der Greiferstange herum wirkt. Eine Auswuchtung in konventioneller Weise löst dieses Drehmoment nicht auf. Wenn der Drehwinkel der Greiferstange wächst, tut dies auch die Größe des Trägheitsdrehmomentes.

Es wurde gefunden, daß durch Einjustierung der Gegengewichtsmasse 520 an der Ritzelwelle die Trägheitsunwucht reduziert oder eliminiert werden kann. Wenn beispielsweise das Werkzeug über eine elliptische Bahn hinweg angetrieben wird, ist es möglich, ein vollkommen ausgewuchtetes System zu erzielen.

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Sowohl bei schraubenförmiger als auch schraubenförmigelliptischer Bahn ist ein größerer Drehwinkel des Werkzeugs erforderlich. In diesem Fall wird die Einjustierung der Gegengewichtsmasse zur Ritzelwelle dazu ausgenutzt, um die Größe der Kraftfluktuationen und Momentenrückläufe auf das kleine Ritzel auf ein Minimum zu reduzieren. Die Gesamtauswuchtung dieser beiden Ausgangsbewegungsformen kann nicht in der theoretisch an sich möglichen Vollkommenheit erfolgen. Sie kann jedoch auf ein akzeptables Niveau gebracht werden, so daß der gesamte Kardangetriebemechanismus in annehmbarer Weise arbeitet. In diesen beiden Ausgangsbewegungsformen kann eine Getriebeumkehr auf die Ritzelwelle eliminiert werden, wodurch eine Kontrolle der Stöße auf das Getrieberitzel möglich ist. Wenn das Gegengewicht der Ritzelwelle in dieser Weise behandelt wird, erscheint die Ritzelwelle unausgewuchtet, wenn ein Versuch gemacht wird, sie um ihre Längsachse herum auszuwuchten. Wenn sie jedoch mit der gesamten Kardanantriebseinrichtung vereinigt ist, ist die Gesamtanordnung, sobald sie um das Hauptlager 514 herum ausgewuchtet ist, im optimalen Auswuchtzustand.

Die Verwertbarkeit der vorliegenden Erfindung wird weiterhin erläutert in mehreren schwebenden US-Patentanmeldungen mit korrespondierenden deutschen Patentanmeldungen. So zeigt beispielsweise die US-Patentanmeldung Ser. Nr. 904 206 (deutsche Patentanmeldung P ) einen ausgewuchteten Kardanantriebs-Baustein; die US-Anmeldung Ser. Nr. 904 2O6 (deutsche. Patentanmeldung P ) zeigt eine schrauben- oder wendeiförmige Ausgangsbahn. Die US-Patentanmeldung Ser. Nr. 904 207 (deutsche Patentanmeldung P ) zeigt eine Vorrichtung, die eine Ausgangsbahn entlang einer wendeIförmige1üpsenähnliehen Kurve erzeugt. Die US-Anmeldung Ser. Nr.

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904 203 (deutsche Patentanmeldung P ) zeigt eine Kraftübertragungseinrichtung, die den Kardangetriebebaustein mit der Ausgangsvorrichtung verbindet. Schließlich ist in der US-Patentanmeldung Ser. Nr. 908 199 (deutsche Patentanmeldung P } eine aus Bausteinen aufgebaute Nähmaschine dargestellt und beschrieben, die eine Reihe von bausteinförmigen Kardangetrieben als Ausgangsvorrichtungen einschließt.

Das aus den Lagergarnituren 32 und 34 bestehende Lager der Ritzelwelle 36 ist im voranstehenden deshalb als "Doppellager" bezeichnet, weil diese Lagergarnituren im wesentlichen doppelt so schnell umlaufen, wie die Antriebswelle 14.

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Claims (10)

DR.-ING. OIPL.-ING. M. SC. OIPL.-PHYS. UH. . OlPi-.-PHYS. DIPL-PHVS. DR. HÖGER - STELLRECHT - GRiF.SSBACH - HAECKER ΒΟΕΗΓν'ΐ PATENTANWÄLTE IN STUTTGART A 43 32Om Anmelder: Union Special Corporation m - 168 400 North Franklin Street 17. April 1979 Chicago, Illinois 60610 U.S.A. Patentansprüche :

1. Nähmaschine mit wenigstens einem von einer Antriebseinrichtung angetriebenen Stichbildemittel, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: die Antriebseinrichtung umfaßt ein Kardangetriebe (10) mit einem im wesentlichen konstanter Belastung unterworfenen Hauptlager (16) und mit einem der Lagerung einer Ausgangswelle (17, 36) dienenden Lager (32, 34);

eine Greiferstange (53);

Verbindungsmittel (44, 102) zwischen Ausgangswelle und Greiferstange zur Umwandlung einer zweidimensionalen elliptischen Bewegung in eine ellipsenähnliche, dreidimensionale Bewegung und

einen an der Greiferstange angeordneten und von den Verbindungsmitteln betätigten Greifer (100).

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (100) im Verlauf eines Arbeitszyklus der Maschine allgemein eine ellipsenähnliche Bahn durchläuft.

3. Nähmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (44, 102) zwischen Ausgangswelle (17, 36) und Greiferstange (53) die letztere derart antreiben, daß sie eine entlang ihrer und um ihre Längsachse herum gerichtete Bewegung ausführt.

4. Nähmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer (100) zusammen mit einer Nadel

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(101) der Erzeugung eines Stiches der Klasse 400 (USA-Norm) dient.

5. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von der als Ritzelwelle (36) ausgebildeten Ausgangswelle (17) als Teil der Verbindungsmittel mit der Greiferstange (53) ein Verbindungsarm (44) absteht und die Greiferstange (53) in einer ortsfesten Lagerung (116) gleitverschxeblich und um ihre Längsachse drehbar gelagert ist.

6. Nähmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (118) des Greifers (100) derart von der Längsachse der Greiferstange (53) im Abstand angeordnet ist, daß sie (die Spitze) eine ellipsenähnliche Bahn durchläuft.

7. Nähmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (118) des Greifers (100) eine dreidimensionale, ellipsenähnliche Kurve durchläuft.

8. Nähmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (106) der Verbindungsmittel (102) zwischen Ritzelwelle (36) und Greiferstange (53) eine erste Kurve durchläuft, deren Hauptachse eine in einer ersten Ebene liegende, erste Gerade ist, und der Greifer (100) eine zweite Kurve durchläuft, deren Hauptachse eine in einer zweiten Ebene liegende, zv/eite Gerade ist, und daß die beiden Geraden in gegenseitigem Abstand zueinander parallel verlaufen.

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9. Nähmaschine nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kardangetriebe (10) einen Innenzahnkranz (24) einschließt und ein Ausgangsmittelpunkt (147) des Kardangetriebes außerhalb des Rollkreisdurchmessers des Innenzahnkranzes liegt.

10. Verfahren zur Umwandlung einer kreisförmigen Drehbewegung in eine ellipsenähnliche Bewegung mittels Kardanantrieb, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

der Kardanantrieb wird ausgewuchtet; die zweidimensional, elliptische Ausgangsbewegung des Kardanantriebes wird in eine hin- und hergehende sowie drehende Bewegung umgewandelt;

die hin- und hergehende sowie drehende Bewegung wird derart auf eine Welle übertragen, daß sich diese entlang ihrer und um ihre Längsachse herum bewegt, und mit der Welle wird im Abstand von ihrer Längsachse ein Werkzeug verbunden, so daß dieses allgemein eine ellipsenähnliche Kurve in drei Dimensionen durchläuft.

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