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Fadenspule für Nähmaschinen, insbesondere für umlaufende Greifer Die
Erfindung bezieht sich auf Fadenspulen für Nähmaschinen, insbesondere auf Fadenspulen
von der Art, wie sie in Verbindung mit umlaufenden Greifern, Haken und ähnlichen
zur Aufnahme von Fadenschleifen bestimmten Werkzeugen dieser Art benutzt werden.
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Die bisher für diese Zwecke benutzten Fadenspulen erwiesen sich als
unzureichend und ungeeignet in dem Augenblick, als dazu übergegangen wurde, derartige
Maschinen zu ausgesprochenen Schnelläufern umzubilden. Es zeigte sich, daß bei solchen
Maschinen der Spulenfaden, besonders wenn es sich um sehr feine Fadensorten; handelt,
regelmäßig abriß, ehe der auf die Spule aufgewickelte Fadenvorrat restlos verbraucht
war, eine Erscheinung, die offenbar von dem ungewöhnlich starken Zug herrührt, der
durch die rasche Gangart der Maschine auf den Faden ausgeübt wurde; die gleiche
Erscheinung ergab sich auch in Verbindung mit verhältnismäßig großen Stichlängen.
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Bisher war es bekanntlich in der überwiegenden Zahl der Fälle üblich,
in Verbindung mit solchen umlaufenden Greifern stählerne Spulen zu benutzen, deren
Eigengewicht ein Mehrfaches des Gewichts der darauf aufgewickelten Fadenmengen betrug.
Wenn solche Maschinen mit hohen Geschwindigkeiten betrieben werden, insonderheit
bei Verwendung sehr feiner Fäden und sehr großer Stichlängen, neigt, wie gesagt,
der Faden dazu, zu reißen, bevor der gesamte Fadenvorrat der Spule verbraucht ist.
Bei dieser Art von Maschinen wird bekanntlich derf Spulenfaden nur auf demjenigen
Teil des Maschinenhubes abgezogen, in dem das Werkstück vorgeschoben wird, wenn
auch der durch die Bewegurig des Werkstücks hervorgerufene Zug durch andere Faktoren
ergänzt werden kann, zu denen die Wirkung des Fadengebers gehört, der die Fadenschleife
des Spulenfadens aufwärts nach der Stichbildestelle zieht. Soweit der Werkstückvorschub
in zeitlicher Übereinstimmung mit dem Nadelhub arbeitet, wenn die Maschine mit hoher
Geschwindigkeit läuft, wird der Spulenfaden durch einen aussetzenden Zug von verhältnismäßig
großer Häufigkeit angezogen. Überdies wird während des Arbeitens der Maschine der
Durchmesser der von der Spule getragenen Fadenmasse geringer, und die zum Abziehen
aufeinanderfolgender Fadenlängen von gleicher Größe erforderliche Kraft wird entsprechend
größer, weil die Spule um ein größeres Winkelmaß gedreht werden muß und der Zug
auf den Faden dichter an der Spulenachse angreift.
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Die allmähliche Verminderung des Gewichtst der auf der Spule befindlichen
Fadenmenge ist ein Faktor, der das Bestreben hat, die zum Abziehen des Fadens erforderliche
Kraft zu vermindern. Aber wenn die leere Spule erheblich schwerer ist als die von
ihr getragene Fadenmenge, was bei den üblichen
Stahlspulen stets
der Fall ist, genügt dieser Faktor nicht, um die oben aufgezeigten Faktoren auszugleichen,
deren-_Wirkung dahin geht, diese Kraft zu erhöhen.
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Außer den- obenerwähnten üblichen Stah1@ spulen hat man vorgeschlagen,
aus Gründ@eir, der Bequemlichkeit und Ersparnis. fertig aiif-: gewickelte Spulen
aus Papier oder Pappe zu verwenden. Spulen dieser Art sind ebenfalls gekennzeichnet
durch einen veränderlichen Widerständ gegen das Abwickeln. Eine solche Spule wiegt
natürlich erheblich, weniger als der von ihr aufgenommene Fadenvorrat, so daß die
zum Abziehen des Fadens erforderliche Kraft in dem Maß abnimmt, wie der Durchmesser
des Fadenvorrats kleiner wird. Ferner sind solche Papierspulen nicht wieder verwendbar,
und sie sind auch mangelhaft infolge der Neigung des abgezogenen Fadenendes, zwischen
die Stirnflächen - der aufgewiclcel;2n Fadenmasse und -die unstarren Randscheiben
der Spule einzudringen und sich dort zu verfangen.
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Der wesentliche Gegenstand der Erfindung besteht darin, eine Fadenspule
zu schaffen, die mit Rücksicht auf das Verhältnis ihres Gewichts zu der von ihr
aufgenommenen Fadenmenge so ausgebildet und bemessen ist, daß sie dem Abziehen des
Fadens beim Abwickeln einen im wesentlichen konstanten Widerstand entgegensetzt,
wodurch die oben aufgezeigten Schwierigkeiten vermieden werden, die sich bei den
früher: üblichen Formen der Spulen ergeben haben.
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Ein Ausführungsbeispiel der neuen Ausbildung der Spule ist in der
Zeichnung dargestelft; es zeigen Fig. i die Werkzeuge an der Stichbildestelle einer
mit umlaufendem Greifer ausgerüsteten Nähmaschine von der Stirnseite im teilweisen
Schnitt, Fig. 2 in vergrößertem Maßstab den Greifer mit- der Spule im Schnitt nach
II-II der Fig. i, Fig. 3 die leere Spule in schaubildlicher Darstellung, Fig. q.-ein
Schaubild der Belastungscharakteristiken einer Spule gemäß der Erfindung im Vergleich
mit Spulen aus Stahl und Papier.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die neue Spulenanordnung
in Verbindung mit einer üblichen Steppstichnähmaschine mit einer Stofftragplatte
23 gezeigt, über die das Werkstück 24 vorgeschoben wird. Die Stichbildevorrichtung
umfaßt eine Nadel 25
und einen umlaufenden Greifer 26. Dieser ist von üblicher
Art und ist am Vorderende einer umlaufenden Welle 27 unter der Stofftrageplatte
23 befestigt.
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Wie besonders deutlich in Fig.2 gezeigt, weist der umlaufende Greifer
26 eine ringförmige Führungsbahn 28 auf, _ in die eine Ringrippe 29 des Spulengehäuses
31 eingreift. Die Spule 35 ist in die Spulenkapsel 32 eingesetzt und umfaßt deren
Buchse 33.
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In Fig. i der Zeichnung ist der Nadelfaden bei 36, der Greiferfaden
bei 37 gezeigt. Das `U Yerkstück 24 wird von unten durch .den r'toffschieber 38
und von oben durch den "Stoffdrückerfuß 39 erfaßt. Wie ohne weiteres verständlich,
wird während eines Teils einer Arbeitsphase das Werkstück 2.4 quer über die Stofftrageplatte
23 von dem Stoffschieber 38
vorgeschoben. Während eines anderen Teiles der
"Arbeitsphase durchsticht die Nadel 25
das Werkstück 2q., und eine Nadelfadenschleife
wird von dem unilaufenden Greifer erfaßt und um den Spulenfaden 37 gelegt, um einen
Stich zu bilden.
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Wie sich besonders deutlich aus Fig. 3 ergibt, weist die Spule 35
vorzugsweise einen röhrenförmigen Kern 41 und seitliche Randscheiben 42 auf, die
an den Stirnenden des Kerns befestigt sind. Wenn die Spule in den Spulenträger eingesetzt
wird, ist sie vollständig mit Faden bewickelt, wie bei 4.3 in Fig. 2 gezeigt; und
zwar so, daß der Faden im wesentlichen den ganzen Raum zwischen den beiden Randscheiben
42 ausfüllt.
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Gemäß der Erfindung soll die Spule 35 aus solchem Werkstoff und unter
solchen physikalischen Verhältnissen hergestellt sein, daß die oben aufgezeigten,
bei den früheren Formen der Spulen auftretenden Schwierigkeiten und Unzuträglichkeiten
vermieden werden. Einerseits muß der Werkstoff der Spule im Verhältnis zum Gewicht
der von ihr aufgenommenen Fadenmassen hinreichend leicht sein, damit das Beharrungsvermögen
der Spule, also ihr Widerstand gegen Drehung infolge des Zuges auf das Fadenende,
während der Leerung der Spule nicht wesentlich zunimmt. Während kennzeichnend für
die bisher allgemein üblichen Stahlspulen die Tatsache ist, daß der Widerstand,
den sie ihrer Drehung entgegensetzen, bei der Entleerung der Spule erheblich ansteigt
mit dem Ergebnis, daß beim Arbeiten mit hoher Geschwindigkeit bei feinen Fäden der
Faden vor der vollkommenen Entleerung der Spule abreißt, besteht. ein wesentliches
Kennzeichen der Spule gemäß der Erfindung darin, daß ihr Widerstand gegen den Fadenzug
sich in keinem erheblichen Ausmaß steigert, und daß infolgedessen hier keine Neigung
zum vorzeitigen Abreißen des Fadens besteht. Anderseits muß der Werkstoff der Spule
starr und unbiegsam sein, im Gegensatz zu den Papierspulen, so daß die Form der
Randscheiben nicht verändert wird und die Spule mehrfach bewickelt und längere Zeit
benutzt werden kann. -Gberdies soll die Spule gemäß der Erfindung vorzugsweise so
angeordnet sein, daß
der ihrer Drehung entgegengesetzte Widerstand
im wesentlichen während des ganzen Verlaufs des Fadenverbrauchs konstant bleibt,
wodurch eine gleichmäßige Stichbildung begünstigt und jede Neigung zum Reißen des
Fadens vermieden wird.
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Es wurde gefunden, daß bei der für umlaufende Greifer üblichen Form
von Spulen zur Erzielung konstanter Belastungsbedingungen das Gewicht der leeren
Spule im wesentlichen gleich dem Gewicht der darauf aufwickelbaren Höchstmenge an
Faden sein soll.
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Es wurde ferner festgestellt, daß zur Erreichung dieses Zwecks als
Werkstoff für die Herstellung einer solchen Fadenspule in erster Linie eine Aluminiumlegierung
in Betracht kommt, die unter dem Namen Lynit gehandelt wird, wobei sich versteht,
daß jeder Werkstoff verwendet werden kann, der die oben als erforderlich für den
richtigen Aufbau der Spule angegebenen Eigenschaften aufweist.
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Bei den für umlaufende Greifer in üblicher Weise verwendeten Spulen
beträgt die Winkelgeschwindigkeit der Spule im wesentlichen das Doppelte am Ende
der Fadenabwicklung, wenn der Fadenzug tangential zu dem Spulenkern angreift, von
der Winkelgeschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, wo der Fadenzug tangential zu dein Umfang
der gefüllten Spule angreift.
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Aus zahlreichen Versuchen und Beobachtungen hat sich ergeben, daß
zur Schaffung einer konstant belasteten Spule das Verhältnis des Gewichts der leeren
Spule zu dem Gesamtgewicht der vollen proportional sein muß dem Verhältnis der Anfangswinkelgeschwindigkeit
zu der Endwinkelgeschwindigkeit der Spule beim Abwickeln.
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Demgemäß soll bei Spulen, die so konstruiert sind, daß dieAnfangswinkelgeschwindigkeit
im wesentlichen die Hälfte der Endwinkelgeschwindigkeit beträgt, das Gewicht der
leeren Spule im wesentlichen die Hälfte des Gesamtgewichts der voll gefüllten Spule
betragen.
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Das Verhältnis des Gewichts der Spule zu dein Gewicht der Fadenmasse
und die Wirkung dieses Verhältnisses auf den Gang der Maschine ist :graphisch in
dem Schaubild gemäß Fig.4 der Zeichnung gezeigt. Dieses Schaubild zeigt die Charakteristiken
der gewöhnlichen Stahl- und Papierspulen im Vergleich mit der Charakteristik einer
Spule gemäß der Erfindung. Die Ordinaten des Diagramms geben willkürlich gewählte
Krafteinheiten wieder, die erforderlich sind, um den Spulenfaden .mit gleichförmiger
Geschwindigkeit abzuziehen. Die Abszissengeben die Fadenlänge in Fuß oder alternativ
die Zeit in Sekunden wieder und zeigen von links nach rechts gelesen die verschiedenen
Stufen des Fadenverbrauchs von dem Punkt, wo die Spule voll gefüllt ist, bis zu
dem Punkt, wo der Faden vollkommen verbraucht ist. Die bei x dargestellte Kurve
zeigt an einem Beispiel der Wirkungsweise einer Stahlspule die Kraft, die erforderlich
ist, um den Faden während verschiedener Phasen des Fadenverbrauchs abzuziehen. Die
Kurve bei y zeigt das Beispiel einer Papierspule unter den gleichen Bedingungen,
während die Kurve bei H beispielsweise die Wirkung einer aus Lynit hergestellten
Spule unter den gleichen Vorbedingungen zeigt.
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Die Werte, die für die dargestellten Kurven ausgewählt sind, einschließlich
des Gewichts der leeren Spule, des Gewichts der gesamten Fadenmenge, die Länge des
Fadens und des Gesamtgewichts der voll bewickelten Spule ergeben sich aus der folgenden
Tabelle
| Gewicht der Gewicht des Gewicht der |
| Werkstoff leeren Spule Faden- Fadens gefüllten Spule |
| der Spule - 9 menge 9 9 |
| Lynit ...... . . . . . . . . . z,855 72 yds. 1,780 3.635 |
| 65,8 m |
| Stahl ................ 3,747 72 yds. 1,780 5,527 |
| - 65,8 m |
| Papier . . . . . . . . . . . . . . . 0,290 84 yds. 2,40 2,430 |
| 76,8 m |
Es ergibt sich aus dieser Tabelle, daß das Gewicht der zur Bestimmung der Kurve
verwendeten Lynitspule annähernd gleich dem Gewicht der von ihr getragenen Fadenmenge
war, während die Stahlspule ein mehrfach höheres Gewicht besaß als die von ihr getragene
Fadenmenge und die Papierspule wieder ein mehrfach geringeres Gewicht hatte als
diese Fadenmenge. Aus der Kurve s ergibt sich, daß die jeweils zum Abziehen des
Fadens von einer Stahlspule üblicher Art erforderliche Kraft während des Verlaufs
-des Fadenverbrauchs ganz erheblich ansteigt, derart, daß diese Kraft im wesentlichen
den doppelten Wert am Ende des Abwicklungsvorgangs aufweist wie bei Beginn der Abwicklung.
Die Kurve y zeigt, daß die erforderliche Kraft beim Abwickeln des Fadens von
einer
Papierspule vom Beginn bis zum Ende des Abwickelvorgangs sich erheblich vermindert,
derart, daß die zu Anfang des Abwickelns erforderliche Zugkraft mehr als das Doppelte
der Zugkraft am Ende des Abwickelvorgangs beträgt. Dagegen zeigt die Kurve bei z,
daß die zum Abziehen des Fadens von einer Lynitspule gemäß der Erfindung jeweils
notwendige Kraft während des ganzen Verlaufs des Abwickelns im wesentlichen konstant
bleibt. Der aufwärts gerichtete Haken am rechten Ende der Kurven des Schaubildes
gemäß Fig. q. zeigt ein Ansteigep der Endbelastung für die letzten zwei oder drei
Fuß aufgewickelten Faden an, was darauf zurückzuführen ist, ,daß die ersten Wicklungen
auf den Spulenkern stets unregelmäßig ausfallen.
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Es ergibt sich aus der Deutung der oben beschriebenen Kurven, daß,
wenn das Gewicht der Leerspule im wesentlichen gleich ist dem Gewicht der von ihr
aufgenommenen Fadennasse, ihr Widerstand beim. Abwickeln des Fadens im wesentlichen
konstant bleibt, woraus wieder folgt, daß die zum Abziehen aufeinanderfolgender
Fadenlängen von gleicher Größe erforderliche Kraft ebenfalls im wesentlichen konstant
bleibt. Hieraus ergibt sich aber eine weitgehend gleichförmige Stichbildung und
hieraus wieder die Möglichkeit, die Maschine mit sehr, hohen Geschwindigkeiten zu
betreiben, wobei verhältnismäßig große Stichlängen und verhältnismäßig dünne Fäden
ohne Nachteil verwendet werden können, woraus sich die Überlegenheit der gemäß der
Erfindung gebauten Spule über die bisher üblichen Spulen- für den gleichen Zweck
ergibt. ,