DE4004892C2 - Nähmaschine mit einem Schwingungsentkoppler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nähmaschine mit einem Schwingungsentkoppler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Nähmaschine, welche die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist, ist aus der deutschen Patentschrift Nr. 960 148 bekannt. In einem Arm der bekannten Nähmaschine ist eine Armwelle gelagert, an derem einen Ende ein Nadelstangenantrieb und an derem anderen Ende mehrere Rotationsteile vorgesehen sind, wie zum Beispiel ein vom Nähmaschinen-Hauptantrieb angetriebenes Handrad. In einer Grundplatte der Nähmaschine ist unter anderem eine Unterwelle drehbar gelagert, die in Wirkverbindung mit der Armwelle und parallel zu dieser ausgerichtet ist. Die Armwelle treibt zwei unterhalb einer Stichplatte gelagerte Greifer sowie einen Stoffschieber an. Um vom Nadelstangenantrieb wie auch vom Stoffschieberantrieb hervorgerufene Drehschwingungen nicht auf die jeweils andere der beiden vorgenannten Wellen zu übertragen, wurde am Ende der Unterwelle, wo die von der Armwelle abgenommene Drehbewegung eingeleitet wird, eine Kupplung mit einem elastischen Glied vorgesehen. Dadurch wird die Unterwelle in schwingungstechnischer Hinsicht von der Armwelle isoliert.

Der Nachteil der bekannten Nähmaschine ist darin zu sehen, daß ihre Armwelle ein sehr hoch abgestimmtes Zwei-Massensystem darstellt, wobei die erste, durch den Nadelstangenantrieb gebildete Masse, wie auch die zweite Masse, die durch am anderen Ende der Armwelle befindliche Rotationsteile wie Exzenter, Zahnrad und Handrad gebildet wird, in der Armwelle Drehschwingungen hervorrufen. Dadurch kann die Armwelle eine Resonanzfrequenz aufweisen, die in der Größenordnung ihrer Drehfrequenz liegt, wodurch erhöhte Geräuschbildung und Schäden an in der Nähmaschine befindlichen Bauteilen auftreten.

Als weiterer Nachteil ist der bekannten Nähmaschine anzulasten, daß die vom ungleichförmig sich bewegenden Nadelstangenantrieb hervorgerufene Dreh-Ungleichförmigkeit unvermindert auf die zwischen der Armwelle und der Unterwelle vorgesehenen Übertragungsmittel wie auch über das Handrad auf den Hauptantrieb einwirkt, wodurch - insbesondere wenn bei den Obertragungsmitteln Metallteile fortlaufend miteinander in Eingriff kommen - erhöhte Geräuschbildung und Schäden an der Nähmaschine und ihren Bauteilen auftreten.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Nähmaschine so weiterzubilden, daß die Geräuschemission der Nähmaschine verringert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei der gattungsgemäßen Nähmaschine durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Mit dieser Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß sich die vom Nadelstangenantrieb verursachte Dreh-Ungleichför­ migkeit durch den an geeigneter Stelle der Armwelle angeordneten Schwingungsentkoppler nur auf die Armwelle auswirkt und demzu­ folge nicht an andere zur Nähmaschine gehörende Bauteile bzw. Bauteilgruppen weitergeleitet wird. Dies ist darin begründet, daß das Rotationsteil und die unmittelbar mit diesem antriebs­ mäßig in Wirkverbindung stehende Unterwelle nicht starr, sondern gedämpft mit den Schwingungen beaufschlagt wird, die von der Drehungleichförmigkeit des Nadelstangenantriebs herrühren. Durch diese Maßnahme wird eine spürbare Verminderung der Laufgeräusche der betreffenden Nähmaschine erreicht. Ferner wird durch den Schwingungsentkoppler die Materialbeanspruchung gemindert.

Es wird noch angegeben, daß der Stand der Technik auch Lösungen aufweist, die auf eine Kompensation bzw. Dämpfung der vom Nadel­ stangenantrieb verursachten Drehungleichförmigkeit gerichtet sind (DE 43 25 116 C1, DE 33 41 444 C1, DE-Anm.G 8407 VII/52a, DE-PS 10 12 809), die jedoch komplizierte Einbaumaßnahmen im Obergehäuse der Nähmaschine bedingen.

Zweckmäßige und weiterhin vorteilhafte Weiterbildungen der Näh­ maschine mit dem Schwingungsentkoppler sind in den Unteransprü­ chen (Ansprüche 2 bis 4) aufgeführt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Fig. 1 bis 5 erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine sehr vereinfachte Schnittdarstellung der Nähma­ schine,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer einstückig ausgeführten Armwelle mit darauf angeordnetem Schwingungsentkopp­ ler,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer zweistückig ausgeführten Armwelle, deren beide Wellenteile zwischen sich den Schwingungsentkoppler aufnehmen,

Fig. 4 eine sehr vereinfachte Darstellung des Nadelstangen­ antriebs,

Fig. 5 ein Schaubild, aus dem der tatsächliche Geschwindigkeitsverlauf der Armwelle in strichpunktierter Darstellung ersichtlich ist.

Fig. 1 zeigt eine in herkömmlicher Bauart ausgeführte Nähmaschine 1, die einen Greifer 2 mit einer horizontal gelagerten Greiferwelle 3 aufweist, wobei die Nähmaschine 1 die Bildung von Doppelsteppstich-Nähten ermöglicht. Selbstverständlich kann der Erfindungsgegenstand auch an eine Nähmaschine mit wenigstens einem vertikal gelagerten Greifer oder an eine Einfachkettenstich- bzw. Doppelkettenstich-Nähmaschine mit wenigstens einem oszillierenden bzw. umlaufenden Hakengreifer angebaut werden.

In einem Arm 4 ist eine Armwelle 5 gelagert, wobei sie in der Regel von einem Wälzlager 6, einem ersten Gleitlager 7 und einem zweiten Gleitlager 8 unterstützt wird. Die Armwelle 5 wird von einem hier nicht gezeigten Nähmaschinen-Hauptantrieb angetrieben, wobei dessen Drehbewegung über ein ebenfalls nicht gezeigtes Zugmittel auf eine Riemenscheibe 9 übertragen wird. Letztere ist Bestandteil eines Rotationsteils 10, zu dem auch eine Hülse 11 gehört, die fest mit der Riemenscheibe 9 verbunden ist. In der Hülse 11 sind zwei Lagerbuchsen 12 für die Lagerung des Rotationsteils 10 auf der Armwelle 5 vorgesehen. Gemäß Fig. 1 und 2 ist auf der Hülse 11 eine Zahnriemenscheibe 13 mittels zweier Schrauben 14 befestigt.

Auf der Armwelle 5 ist ein Schwingungsentkoppler 15 vorgesehen, der in der aus Fig. 1 und 2 ersichtlichen Ausführungsform als ein Gummi-Schwingmetall 16 ausgeführt ist. Der Schwingungsentkoppler 15 besteht im wesentlichen aus einem drehelastischen Glied 17, an dessen beiden Stirnseiten - im Falle des vorerwähnten Gummi-Schwingmetalls 16 - je eine Befestigungsplatte 18, 18′ festhaftend vorgesehen ist. Das drehelastische Glied 17 des Gummi-Schwingmetalls 16 besteht aus Gummi oder aus einem sonstigen elastischen Werkstoff. Bei optimierter Auslegung der Drehelastizität des Schwingungsentkopplers 15, die sich im Falle des Gummi-Schwingmetalls 16 in einer definierten Shore-Härte seines drehelastischen Glieds 17 und in dessen Abmessungen äußert, tritt eine unzulässige Winkelverdrehung zwischen einer Nadelstange 19 und einem hier nicht gezeigten Fadenhebel einerseits und einem Greiferantrieb 20 sowie einem Stoffschieberantrieb 21 andererseits nicht auf, weshalb die Funktion der Nähmaschine 1 nicht gestört wird.

In den Befestigungsplatten 18, 18′ sind konzentrisch angeordnete Gewindelöcher vorgesehen. Mittels der Schrauben 22 ist die Zahnriemenscheibe 13 und mit dieser das Rotationsteil 10 mit der Befestigungsplatte 18′ fest verschraubt. Andererseits ist mittels weiterer Schrauben 23 ein Klemmring 24 mit der Befestigungsplatte 18 fest verschraubt. Der Klemmring 24 ist mittels mehrerer Setzschrauben 25 fest mit der Armwelle 5 verbunden.

Am vorderen Ende der Armwelle 5 ist eine fest mit dieser verbundene Kurbel 26 vorgesehen. In dieser ist ein um ein definiertes Maß von der Drehmitte der Armwelle 5 entfernter, parallel zu dieser ausgerichteter Kurbelzapfen 27 angeordnet. Auf letzterem ist eine Zugstange 28 schwenkbar gelagert. Ein am anderen Ende der letztgenannten vorgesehenes Lagerauge 29 wird von einem Zapfen 30 aufgenommen, der in ein Klemmteil 31 eingepreßt ist. Letzteres ist durch eine bekannte Klemmverbindung mit der Nadelstange 19 kraftschlüssig verbunden, die von zwei im Arm 4 vorgesehenen Lagerbuchsen 32 aufgenommen wird. Im Falle einer Nadeltransport-Nähmaschine ist die Nadelstange 19 bekanntlich in einem hier nicht gezeigten Schwingrahmen gelagert, der seinerseits um einen hier ebenfalls nicht gezeigten Zapfen derart im Arm 4 schwenkbar gelagert ist, so daß die Nadelstange 19 neben ihrer Auf- und Abbewegung zusätzlich eine Pendelbewegung in Nähgut- Transportrichtung ausführen kann. Zu diesem Zweck wird der vorgenannte Schwingrahmen von einem hier nicht gezeigten Antrieb in eine entsprechende Schwenkbewegung versetzt. Bei der zuletzt besprochenen Nadeltransport-Nähmaschine befindet sich eine von der Nadelstange 19 aufgenommene Nähnadel 33 während der Vorschubbewegung des Nähgutes in diesem, das heißt, die Spitze der Nähnadel 33 ist während der Vorschubphase in ein Stichloch einer Stichplatte 34 eingedrungen. Im Gegensatz dazu befindet sich bei der in Fig. 1 gezeigten Nähmaschine 1 die Nähnadel 34 während der Vorschubphase des Nähgutes außerhalb der Stichplatte 34.

In Fig. 1 wird eine Grundplatte 35 gezeigt, mit welcher der Arm 4 in definierter Lage fest verbunden ist. In der Grundplatte 35 ist eine Unterwelle 36 drehbar gelagert, die von mehreren in der Grundplatte 35 vorgesehenen Lagerstellen 37, 37′, 37′′ aufgenommen wird. Fest mit der Unterwelle 36 ist eine weitere Zahnriemenscheibe 38 über zwei Schrauben 39 verbunden, wobei die Zahnriemenscheibe 38 gemäß Fig. 1 rechts neben der Lagerstelle 37′′ angeordnet ist. Die Wirkverbindung der Armwelle 5 mit der Unterwelle 36 wird durch einen Zahnriemen 40 hergestellt, der die durchmessergleichen Zahnriemenscheiben 13 und 38 umschlingt.

In der Nähe der Lagerstelle 37 ist ein zweirädriges Stirnradgetriebe 41 vorgesehen, das die Wirkverbindung der Unterwelle 36 mit der Greiferwelle 3 herstellt. Auf dem ein Getriebegehäuse 42 durchdringenden Teil der Unterwelle 36 ist ein erstes, hier nicht gezeigtes Zahnrad drehfest gelagert, das im Eingriff mit einem zweiten, ebenfalls nicht dargestellten Zahnrad ist, das ebenfalls im Getriebegehäuse 42 untergebracht ist und das drehfest mit der Greiferwelle 3 verbunden ist. Die eben erwähnten beiden Zahnräder sind vorzugsweise schräg verzahnt und so ausgebildet, daß der Teilkreisdurchmesser des ersten Zahnrades doppelt so grob wie der Teilkreisdurchmesser des zweiten Zahnrades ist. Damit wird erreicht, daß der Greifer 2 mit einer Drehzahl umläuft, die doppelt so grob wie die Drehzahl der Armwelle 5 ist.

An geeigneter Stelle ist auf der Unterwelle 36 wenigstens ein Exzenter 43 befestigt, der auf einen hier nicht näher gezeigten Stoffschieberantrieb 21 einwirkt und diesen antreibt. Der ebenfalls nicht gezeigte Stoffschieber wird bekanntlich auf einer elliptischen Bahn bewegt, was dazu führt, daß während der Vorschubphase jede Zahnspitze dieses Stoffschiebers aus der Stichplatte 34 heraustritt. Es ist seit langem bekannt, daß die vorgenannte elliptische Bewegung in der Regel durch die Überlagerung zweier Schwingbewegungen erreicht wird.

In einer weiteren, aus Fig. 3 unter Berücksichtung von Fig. 1 ersichtlichen Ausführungsform wird ein Nadelstangenantrieb 44, der aus der Kurbel 26, dem Kurbelzapfen 27, der Zugstange 28, dem Zapfen 30 und dem Klemmteil 31 besteht, von einer zweistückig ausgeführten Armwelle 45 angetrieben. Letztere wird verkörpert durch zwei Wellen, nämlich einem ersten Wellenteil 46 und einem zweiten Wellenteil 47, die durch den Schwingungsentkoppler 15, in diesem Fall eine flexible Wellenkupplung 48, miteinander in Wirkverbindung stehen. Fest mit dem zweiten Wellenteil 47 ist die Riemenscheibe 9 und die Zahnriemenscheibe 13 verbunden. Wie Fig. 3 zeigt, ist der zweite Wellenteil 47 in zwei Gleitlagern 49, der erste Wellenteil 46 in zwei weiteren Gleitlagern 50 gelagert.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Nähmaschine mit einem Schwingungskoppler beschrieben:

Durch die Umwandlung der Drehbewegung der Armwelle 5 bzw. der zweistückigen Armwelle 45 in eine geradlinige Hin- und Herbewegung der Nadelstange 19 hat diese einen sinusförmigen Geschwindigkeitsverlauf, wobei im oberen und unteren Totpunkt der Nadelstange 19 ihre Geschwindigkeit jeweils gleich Null ist, während sie in der Mitte zwischen beiden Totpunkten ihr Maximum erreicht. Deshalb weist der Nadelstangenantrieb 44 an der Kurbel 26 ein stark schwellendes Lastmoment auf. Während jeder Umdrehung der Kurbel 26 treten gemäß Fig. 4 in den mit "A" bezeichneten Quadranten ein Verzögerungsverlauf, in den mit "B" bezeichneten Quadranten ein Beschleunigungsverlauf der Nadelstange auf. Die Ungleichförmigkeit des sich ständig ändernden Lastmomentes hat zur Folge, daß sich eine Dreh-Ungleichförmigkeit der Armwelle 5 einstellt. Diese Dreh-Ungleichförmigkeit ist in Fig. 5 strichpunktiert dargestellt und zeigt die Abweichung von einer gleichförmigen Drehbewegung (vergleiche den durchgezogenen Kurvenverlauf). Bei fehlender Schwingungsentkopplung führt die Dreh-Ungleichförmigkeit zu erheblichen Geräuschen. Außerdem bewirken die im Nadelstangenantrieb 44 auftretenden Massenkräfte sogenannte Kraftspitzen, die erhebliche Materialbeanspruchung verursachen.

Durch den zwischen der Kurbel 26 und dem Rotationsteil 10 vorgesehenen Schwingungsentkoppler 15 wird die vorerwähnte Dreh-Ungleichförmigkeit auf den Bereich beschränkt, der sich zwischen der Kurbel 26 und dem Schwingungsentkoppler 15 befindet. Die zuvor beschriebenen, von der Dreh-Ungleichförmigkeit hervorgerufenen Beeinträchtigungen werden somit wirkungsvoll von allen übrigen Bauteilen bzw. Bauteilgruppen der betreffenden Nähmaschine ferngehalten.

Claims (4)

1. Nähmaschine (1) mit einem Schwingungsentkoppler (15), mit einem wenigstens eine Nadelstange (19) auf- und abbewegenden Nadelstangenantrieb (44), welcher von einer in einem Arm (4) der Nähmaschine (1) drehbar gelagerten Armwelle (5) antreibbar ist und mit einer in Wirkverbindung mit der Armwelle (5) stehenden, in einer Grundplatte (35) der Nähmaschine (1) drehbar gelagerten Unterwelle (36), welche wenigstens einen unterhalb einer Stichplatte (34) angeordneten Greifer (2) antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsentkoppler (15) zwischen einer zum Nadelstangenantrieb (44) gehörenden, fest mit der Armwelle (5) verbundenen Kurbel (26) und wenigstens einem in einer Fluchtlinie mit der Armwelle (5) gelagerten Rotationsteil (10) angeordnet ist, wobei der Schwingungsentkoppler (15) die Wirkverbindung zwischen der Armwelle (5) und dem Rotationsteil (10) herstellt.

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsentkoppler (15) im wesentlichen ein in einem definierten Bereich drehelastisches Glied (17) aufweist.

3. Nähmaschine nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsentkoppler (15) ein Gummi-Schwingmetall (16) ist, an dessen Stirnseiten je eine Befestigungsplatte (18, 18′) vorgesehen ist.

4. Nähmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsentkoppler (15) als eine flexible Wellenkupplung (48) ausgeführt ist, welche bei Beanspruchung auf Schub, Biegung oder Verdrehung eine Winkelverdrehung eines ersten Wellenteils (46) zu einem zweiten Wellenteil (47) zuläßt.