DE7343167U - Nähmaschine mit Generator für die Stellung der Nähmaschinen-Hauptwelle anzeigende Impulse - Google Patents

Description

W.26080/73 20/Eg J

Or. t Wieeem!, Gid.-Ir.g. W. Hiemann Or. M. Kciiicr, v/.;. ".:;·.". ΐ.Μ

Hamburg 50 - KCn:'gi!raßa 28 ^ *

^v 3.12,73

The Singer Company,
Elizabeth, New Jersey (V.St.A.)

Nähmaschine mit Generator für die Stellung der Nährr.aschinen-Hauptwelle anzeigende Impulse.

Die Erfindung betrifft Nähmaschinen, welche mit einem Impuls-Generator zum Erzeugen digital-kodierter Signale versehen sind, welche auf die Nähmaschinen-HauptweHe ansprechen bzw. für die Stellung der Nähmaschinen-Hauptwelle kennzeichnend ftind-

Bekannte Nähmaschinen-Antriebseinheiten des mechanischen Typs kuppeln für gewöhnlich die Nähmaschinen-Musterschablonen, die Nadel und die Nadelstange vermittels Zahnräder, Getriebe und/oder Riemen mit der Hauptwelle. Daher ist das Problem des Synchronisierens der Hauptwellen-Antrieb seinheit und der Musternocken auf ein Minimum verringert und wird in bekannter Art und Weise durchgeführt. Jedoch ist eine genauere Synchronisation für Nähmaschinen erforderlich, die eine Anhaltefunktion mit d£r Nadel in der oberen oder in der unteren Lage und/oder einen Fadenschneidvorgang durchführen, Diese Nähmaschinen erfordern Systeme, die genaue Signale schaffen, die auf diskrete Stellungen der Nähmaschinen-Hauptwelle ansprechen bzw. für diese kennzeichnend sind, und diese sind daher häufiger Wartung und häufiger Einstellung unterworfen, um sie in i^:irer richtigen Arbeitsstellung zu halten bzw. die richtige Reihenfolge der Arbeitsgänge aufrecht zu erhalten. Mechanische Stellungsfühler, welche die Stellung der Hauptwelle abfühlen, sind Ermüdung unterworfen, da die sich bewegenden Teile mit ständigem Gebrauch der Nähmaschine verschleißen. Statische Fühleinrichtungen, welche Lichtstrahlen

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und photoelektrische Fühler verwenden, haben sich als nicht vollständig zufriedenstellend herausgestellt, da die staubgeladene die Fühler umgebende Atmosphäre häufig bewirkt, daß die Fühler mit Fasern, Fusseln oder Staub bedeckt werden, wodurch die Empfindlichkeit und die Genauigkeit der Fühler verringert wird und häufige Wartung wiederum erforderlich ist.

Andere bekannte Stellungsfühleinrichtungen, die für elektromechanische Antriebseinheiten für Nähmaschinen verwendet werden, weisen einen Permanentmagneten auf, der an einer Nähmaschinen-Hauptwelle befestigt oder angeschlossen ist, welche mit einem elektrischen Fühler zusammenarbeitet, welcher jedesmal dann einen Impuls erzeugt, wenn der Permanentmagnet durch einen im Kern des Elektromagnets vorgesehenen Luftspalt hindurchgeht. Andere bekannte Einrichtungen verwenden einen sich drehenden Magneten und stationäre Hall-Effekteinrichtungen, um jedesmal dann einen Impuls abzufühlen und zu erzeugen, wenn sich der Permanentmagnet der Hall-Einrichtung nähert. Noch andere Einrichtungen verwenden einen Elektromagneten, welcher einen Kern aufweist, der mit einem Luftspalt versehen ist. Eine nicht flußführende bzw. nicht flußleitende Scheibe, in der öffnungen angeordnet sind, ist an der Hauptquelle der Nähmaschine befestigt oder mit dieser gekoppelt und wird in den Luftspalt des Elektromagnets eingebracht. Wenn der nicht flußleitende Teil der Scheibe sich innerhalb des Luftspalts des Elektromagnets befindet, sind die Flußlinien gebrochen und die Induktivität des Elektromagnets nimmt ab bzw. hat einen niedrigen Wert. Wenn die Scheibe sich dreht, so daß die öffnung der Scheibe sich innerhalb des Luftspalts des Elektromagnets befindet, nimmt die Induktivität des Elektromagnets zu bzw. hat einen hohen Wert. Diese Veränderung des Zustandes des Elektromagnets kann direkt oder indirekt verwendet werden, das heißt, um die Rückkopplung eines Schwingers

zu steuern, um dadurch einen Ausgang zu erhalten, we.3her zur Stellung der Welle in Beziehung steht.

Außerdem sind spiralenförmig ausgebildete Permanentmagnete bekannt, welche an einer Welle in der Nähe einer Hall-Einrichtung befestigt sind. Die Drehung der Welle verändert den Ausgang bzw. den Zustand der Hall-Einrichtung in unterschiedlichen Ausmaßen in bezug auf die Lage der Welle, an welcher der Magnet befestigt ist.

Allgemein erfordern die bekannten Einrichtungen, daß die Permanentmagnet-Einrichtung an der sich drehenden Welle befestigt ist oder daß die Plußlinien des Magnets geschnitten werden, um eine Veränderung im Zustand des Fühlers herbeizuführen. Alle bekannten Fühler, welche gegenwärtig verfügbar sind, erzeugen ein Signal, welches auf diskrete Stellungen eines sich drehenden Teiles anspricht, jedoch verwendet keine der bekannten Systeme eine Mehrzahl von Stellungsfühleinrichtungen oder Impulsgeneratoren oder einen ortsfesten Permanentmagneten oder ortsfeste Hall-Effekteinrichtungen, die si^h in der Nähe des Magnets befinden, um digital-kodierte Signale zu erzeugen, die auf diskrete Stellungen eines sich drehenden Teiles und auf die Richtung des sich drehenden Teiles ansprechen.

Gemäß der Erfindung ist eine Nähmaschine geschaffen, die Stichbildeinstrumentalitäten aufweist, welche eine nadeltragende Stange, Antriebseinrichtungen-mit einer mit diesen arbeitsmäßig verbundenen Hauptwelle, Einrichtungen zum Steuern der Stichbildeinstrumentalitäten und eine Impulsgeneratoreinrichtung mit einschließt, die digitalkodierte Signalimpulse erzeugt, die mit ausgewählten Winkelstellungen der Hauptwelle zur Synchronisation der Steuereinrichtungen mit der Hauptwelle in Beziehung stehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

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Fig. 1 ist eine Vorderansicht mit teilweise

weggebrochenen Teilen einer Nähmaschine, in welcher die Erfindung verkörpert ist. Fig. 2 ist eine vergrößerte öchaubildliche

Darstellung eines Impulsgenerators gemäß der Erfindung.

Fig. 3 ist eine schematische Vorderansicht des Impulsgenerators, welche die Wege bzw. Bahnen der Flußlinien zeigt. Fig. Ί ist eine Vorderansicht eines Nockenpaares, das· auf eine Welle ausgerichtet ist, um Ausgangssignalimpulse zu erzeugen, die in der in Fig. 5 f,e zeigten Wahrheitstabelle resultieren, Fig. 5 ist eine Wahrheitstabelle, die den Signalausgangszustand der Hall-Fühler unmittelbar vor und unmittelbar nach der Betätigung dur^h die Nähe des hochstehenden Teils eines Nockens zeigt.

In den Figuren, und insbesondere in Fig. 1, ist eine Nähmaschine 10 gezeigt, in der die Erfindung verwirklicht ist. Die Nähmaschine 10, in welcher die Erfindung verkörpert ist, weist einen Rahmen 11 auf, welchen einen im wesentlichen rechteckigen hohlen Easisteil 12 aufweit:., an dessen oberer Seite eine Arbeitsstücktragfläche I¹I oder ein Bett angeordnet ist, welche bzw. welches in sich eine Stichplatte 16 aufweist. An dem hohlen Basisteil 12 ist ein senkrecht angeordneter hohler Ständer 18 in zweckmässiger Weise befestigt, welcher einen überkopf-Tragarm 20 trägt, der in einem hohlen Kopfteil 22 endigt, in welchem eine hin- und her-bewegbare Nadelstange 2¹I gelagert ist. die eine Nadel 25 trägt. Außerdem ist in dem hohlen Kopfteil 22 eine Drückerstange 26 eingeschlossen, welche in einem Drückerfuß 28 endigt. Zusätzlich ist innerhalb des Nähmaschinenrahmens 11 ein elektrischer Antriebsmotor 33 mit eingeschlossen! welcher in dem Basisteil 12 getragen

ist. Der Kotor 33 ist über eine nicht gezeigte Riemenscheibe und eine Riemenkupplungseinrichtung 37 mit einer Antriebswelle 39 gekoppelt. Alle bisher genannten Teile des Mechanismus sind in einer bekannten Nähmaschine genauso anzutreffen wie Stichbildeinstrumentalitäten 42 und ein nicht gezeigter Arbeitsstückvorschubmechanismus, welche mit der Nadel 25 zusammenarbeiten und mit der Antriebswelle 39 über eine zweite Riemenkupplungseinrichtung 40 und Zahnräder 52, 54 bzw. 56, 58 in bekannter Art und Weise gekoppelt sind. Eine Welle 46, welche mit dem nicht gezeigten Arbeitsstückvorschubmechanismus gekoppelt ist, ist in der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung so ausgestaltet, daß sie mit der Hauptwelle 39 niit einem Geschwindigkeitsverhältnis von 1:1 angetrieben wird. Wenn nachfolgend auf die Stichbildeinstrumentalitäten Eezug genommen wird, so sind hierunter alle bekannten Mechanismen als mit eingeschlossen zu verstehen, die sich auf die Bildung eines Stichmusters i.e. den Arbeitsstückvorschub die überstichbreite oder das Bilden einer Fadenschleife usw. beziehen.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines kontaktlosen Impulsgenerators 43 gemäß der Erfindung ist in der schaubildlichen Darstellung gemäß Pig. 2 zu sehen. Der Generator 43 weist halbkreisförmig gebildete Nocken 50 und 52 aufj die an einer Welle 46 befestigt sind und an dieser vermittels von Schrauben 48 gehaltert sind. Die Nocken 50 und 52 haben variable abgestufte Umfangsflächen bzw. Umfangsteile 54 bzw. 56. Die Umfangsteile 54 und 56 sind so ausgebildet, daß sie mit Hall-Effekteinrichtungen 58 bzw. 60 zusammenarbeiten.

Die Hall-Effekteinrichtungen 58 und 60 in der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung sind Standard-Teile, die unter der Teilnummer 1SS4 von der Firma Microswitch Division of Honeywell hergestellt werden. Zusätzlich zu dem in der Hall-Effekteinrichtung eingeschlossenen Hall-Fühlelenent ist ein Schwellendetektor vorgesehen,

der eine feste Ausgangsspannung erzeugt, wsnn die Spannung am Hall-Fühlelement einen minimalen Spannungswert zwischen den Anschlüssen in der Anwesenheit von Flußlinien überschreitet. Wenn im Nachfolgenden auf eine Hall-Effekteinrichtung Bezug genommen wird, so ist hierunter zu verstehen, daß sowohl ein Hall-Fühlelement als auch ein Schwellendetektor in der Hall-Effekteinrichtung eingeschlossen sind. Demgemäß schaffen die Hall-Effekteinrichtungen 58 und 60 eine Ausgangsspannung von ungefähr h V, wenn sich der Südpol eines Permanentmagnets in der Nähe eines vorgeschriebenen Teils einer Oberfläche 62 bzw. 64 der Hall-Effekteinrichtung 58 b"-*. 60 befindet. Das Entfernen des Magnets oder das Verringern der Flußlinien in der Nähe des Oberflächenbereichs erzeugt eine Ausgangsspannung von niedrigem Niveau von ungefähr 0,3 V. Die beschriebene Hall-Effekteinrichtung erzeugt die vorgenannten Spannungen zwischen Leitungen 70,7O¹ und 72,72', wenn eine Gleichspannung von +5 V an Eingangsleitungen 66,66' zugeführt wird, wobei Leitungen 68,68' auf einem Bezugserdpotential gehalten werden.

Im Nachfolgenden wird in der Beschreibung auf den niedrigen Ausgangsspannungspegel von 0,3 V als auf einen O-Zustan-i und auf die 4 V-Ausgangs spannung oder den 4 V-Signalpegel als 1-Zu^tand in Übereinstimmung mit der bekannten logischen binären Bezeichnung Bezug genommen.

Es sei bemerkt, daß, obwohl in der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung eine Hall-Effekteinrichtung beschrieben worden ist, irgendein Phänomen bzw. eine Erscheinung mit stabilem Zustand, beispielsweise eine auf dem magnetischen Widerstand beruhende Erscheinung (magnetoresistence) in gleicher Weise wirksam sein könnte, solange wie die Einrichtung in der Lage ist, zwischen den beiden Flußpegeln, die durch die halbkreisförmig gebildeten Nocken 50 und 52 dargeboten werden, zu unterscheiden.

Die Hall-Effekteinrichtungen 58 und 60 werden bevor-

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zugt durch ein Klebermaterial in der Nähe eines Permanentmagnets 74 gehaltert, welche sich über die gesamte Länge der Hall-Effekteinrichtungen erstreckt. Der Permanentmagnet 74 ist so gepolt, daß sein Nordpol in der Nähe der HaIl-Effekteinrichtungen 58 und 60 und sein Südpol in der Nähe eines flußleitenden oder flußführenden Befestigungs-Basisteils 76 angeordnet ist. Der Befestigungs-Bas isteil 76 hat einen vorspringenden Teil 78 (der zwecks klarerer Darste?.lung in Fig. 2 weggebrochen ist), welcher mit zwei länglichen Löchern 80 (Fig. 1) versehen ist, welche verwendet, werden, um den Basisteil 76 an einem Vorsprung 82 zu befestigen, der innerhalb des Nähmaschinen-Basisteils 12 angeordnet ist. Der Befestigungs-Basisteil 76 ist außerdem mit einem nach außen vorstehenden Teil 84 versehen, welcher sich in einem rechten Winkel zum Basisteil 76 erstreckt und geeignet ist, um mit einem kreisförmig ausgebildeten Scheioenteil 86 zusammenzuarbeiten, der vermittels einer Schraube 88 an der Welle 56 befestigt ist. Der Scheibenteil 86 ist aus einem flußleitenden Material hergestellt, welches dem Material des Befestigungs-ßasistsils 76, der Welle 46 und den Nocken 50 und 52 entspricht. Der Scheibenteil 86 ist in unmittelbarer Nähe zu dem nach außen vorstehenden Teil 84 des Befestigungs-Basisteils 76 angeordnet, da dies praktisch ist, um den zwischen diesen befindlichen Luftspalt zu verringern, um dadurch den Fluß der Flußlinien 85, die durch den Permanentmagnet 74 erzeugt werden, zu vergrößern.

Die Flußlinien 85, die aus dem Permanentmagnet 74 austreten, sind in Fig. 3 gezeigt. Die Flußlinien folgen im wesentlichen zwei Wegen. Der erste Weg geht vom Magnet 74 durch den Basisteil 78, den Endteil 84, die Scheibe 86, die Welle 46, den Nocken 50 und den Fühler 58 hindurch, wenn der Luftspalt zwischen dem Nocken 50 und dem Fühler 58 auf ein Minimum verringert ist. Der zweite Weg erstreckt sich von dem Magnet 74 durch den Basisteil 78, den Endteil 84, die Scheibe 86, die Welle 46, den Nocken 52 und den Fühler 60 hindurch, wenn sich der Luftspalt

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zwischen dem Nocken 52 und dem Fühler 60 auf ein Minimum verringert hat.

Die Nocken 50 und 52 in der bevorzugten Ausführungsform sind auf der Welle 46, wie in Fig. 4 gezeigt, in Ausrichtung angeordnet und erzeugen den digitalen Impulscode, der auf diesen angezeigt ist, wenn die Welle 46 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird.

Beim Arbeiten wird der digitale binäre Code in der folgenden Art und Weise erzeugt. Es wird angenommen, daß an einem Anfangspunkt der· untere Teil beider Nocken sich in der Nähe rter Hall-Effektfühler befindet, Und daß die Leitungen 70,70' und 72,72* mit einer digitalen Steuereinrichtung 44 verbunden sind, welche an einem Tragarm 45 innerhalb des Nähmaschinen-Basisteils 12 oder aus Zweckmäßigkeitsgründen an einer sonstigen Stelle im Rahmen der Nähmaschine befestigt sind. Die Leitungen 70,70' sind mit einem Erdbezugspunkt verbunden, und die Leitungen 72,72' dienen als die beiden AuFgangssignalleitungen. In diesem Zustand ist der Luftspalt zwischen den Nocken 50 und 52 und den Hall-Fühlern 58 und 60 jeweils auf einem maximalen Wert. Daher sind die Flüsse der Flußlinien 85 in den vorangehend beschriebenen Wegen auf einem minimalen Wert, und beide HaIl-Effekteinrichtungen 58 und 60 nehmen einen niedrigen oder einen ersten Zustand mit einem Ausgang von 0,3 V zwischen den Leitungen 70,72 und 70', 72' ein und stellen eine binäre 0 dar, wodurch ein digitaler binärer Code von 00 auf den Leitungen 72,72' erhalten wird. Wenn sich die Welle 46 in Gegenuhrzeigerrichtung dreht, gelangt der hochstehende Teil 56 des Nockens 52 in die Nähe des Hall-Fühlers 60, wodurch der Luftspalt zwischen diesen Teilan verringert und die Zahl der Flußlinien durch den Fühler 60 vergrößert wird. Der Fühler 60 geht in einen zweiten Zustand über, um ungefähr 4 V zwischen den Leitungen 70· und 72' zu erzeugen, um demgemäß einen binären digitalen Code 10 zu erhalten,

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wenn die Welle 46 für eine Zeitdauer gedreht wird, die der Form des Nockens 52 entspricht. Wenn der hochstehende Teil b4 des Nockens 50 sich dem Hall-Fühler 58 nähert, wechselt dieser in seinen zweiten Zustand über, in dem er ebenfalls ungefähr 4 V zwischen den Leitungen 70 und 72 erzeugt, wodurch eine binäre 1 erhalten wird. Demgemäß wird der binäre Digitalcode 11 auf den Leitungen 72,72' für die Zeit erzeugt, an der der hochstehende Teil 54 und der hochstehende Teil 56 der Nocken 50 bzw. 52 sich in der Nähe der Fühler 58 bzw. 60 befinden. Wenn die Welle 46 fortfährt sich zu drehen, nähert sich der tiefliegende Teil des Nockens 52 dem Fühler 60, wodurch der Hall-Fühler 60 in seinen ersten Zustand mit einem Ausgang von 0,3 V verändert bzw. eine binäre 0 erzeugt. Demgemäß wird der digitale binäre Code 01 auf den Leitungen 72,72· erzeugt, bis der untere bzw. tiefliegende Teil des Nocken 50 in die Nähe des Kali-Fühlers 58 gelangt, wodurch bewirkt wird, daß dieser in seinen ersten Zustand zurückkehrt bzw. zwischen den Leitungen 70,72 0,3 V erzeugt wird, um dadurch eine binäre 0 zu erzeugen.

Daher kehrt der binäre digitale Code auf 0 auf der Leitung 72 und 0 auf der Leitung 72 zurück, wodurch der binäre digitale Code 00 auf den Leitungen 72,72' für die Zeil-lange erzeugt wird, zu der sich der untere bzw. tiefliegende Teil beider Nocken 50 und 52 in der Nähe der Hall-Fühler 58 bzw. 60 befindet.

Die Aufstellung gemäß Fig. 5 zeigt die digitalen Impulse an, die unmittelbar vor und unmittelbar nach Betätigung der Fühler durch die Nocken erhalten werden und in der bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung sind die digitalen binären Code mit der digitalen Steuereinrichtung 44 gekuppelt, um dadurch die Steuereinrichtung 44 in die Lage zu versetzen, zu der Zeit des Wellenzyklus neue überstichbreite-Daten zu erzeugen, zu der sie einen binären digitalen Code von 10 empfängt; um neue Vorschubdaten zu erzeugen, wenn sie einen binären digitalen Code

empfängt, und eine mechanische Klemmwirkung am mechanischen Teil (nicht gezeigt) der digitalen Steuereinrichtung 44 anzulegen, wenn sie einen binären digitalen Code 00 empfängt. Der Digitalcode 01 wird in der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung nicht verwendet.

Es wird bemerkt, daß die Reihenfolge des Auftretens des binären Codes verwendet werden kann, um die Drehrichtung der Welle 46 anzuzeigen, und bekannte digitale Nutzoder Anwendungslogiken können diese Information aufnehmen bzw. verwenden, wo dies in der digitalen Steuereinrichtung 44 erforderlich ist. Es wird außerdem bemerkt, daß, obwohl bei der bevorzugten Ausführungsform die Verwendung binärer digital-kodierter Signalimpulse beschrieben worden ist. die Erfindung in gleicher Weise auf andere digital-kodierte Systeme anwendbar ist.

Vorangehend ist eine Nähmaschine beschrieben worden, die mit einem Impulsgenerator zum Erzeugen digitalkodierter Signalimpulse versehen ist, welche zur Stellung der Nähmaschinen-Hauptwelle in Beziehung stehen. Der Impulsgenerator erzeugt digital-kodierte binäre Signale* die zu einer Wellenstellung in Beziehung stehen, und die verwendet werden können, um eine Steuereinrichtung mit der Nähmaschinen-Hauptwelle zu synchronisieren.

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Claims (6)

Schut zansprüche

1. Nähmaschine mit Stichbildeinstrumentalitäten, einer Antriebseinrichtung, einer nit der Antriebseinrichtung arbeitsmäßig verbundenen Hauptwelle und mit einer Steueranordnung für die Stichbildeinstrumentalitäten, gekennzeichnet durch mindestens einen von der Hauptwelle (39) antreibbaren Steuerteil (50.52) und durch einen dem Steuerteil benachbart angeordneten Generator (43) zum Erzeugen digital-kodierter zu ausgewählten Winkelstellungen der Hauptwelle (39) in Beziehung stehender Signalimpulse zwecks Synchronisation der Steueranordnung (M) mit der Hauptwelle (39).

2. Nähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (43) eine Mehrzahl von auf die Steuerteile (50,52) ansprechenden Stellungsfühlern (58,60) zwecks Erzeugung einer über die Zahl der Stellungsfühler hinausgehenden Zahl von kodierten Signalen aufweist.

3. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Generatoren) zwei Stellungsfühler (58,60) und zwei Steuerteile (50,52) aufweist.

¹I. Nähmaschine nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Stellungsfühler (58,60) als Hall-Effekteinrichtungen ausgebildet sind.

5. Nähmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (^3) einen Basisteil (76), einen an dem Basisteil (76) befestigten Per-rmanentmagneten (7¹O, eine Mehrzahl von zwei stabile Zustände aufweisenden Stellungsfühlern (58,60), die in Gegenüberlage zu dem Permanentmagneten (7*1) zum Erzeugen von Signalimpulsen fest angeordnet sind,und ferner eine Mehrzahl von durch eine drehbare Welle (M6) getragenen Steuerteilen (50,52) aufweist, die abgestufte Umfangsteile

(5¹*, 56) aufweisen, die mit den Stellungsfühlern (58,60) zum Verändern des Zustandes der Stellung^fühler in Übereinstimmung mit ausgewählten Winkelstellungen der Welle (46) zusammenarbeitend angeordnet sind.

6. Nähmaschine nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil (76) an dem einen Ende einen sich nach außen von dem Basisteil vorstehend erstreckenden Abschnitt (84) aufweist, und daß die Welle (^6) weiterhin eine kreisförmig geformte an ihr befestigte Scheibe (86) aufweist, die mit dem nach außen vorstehenden Abschnitt (84) zusammenarbeitend angeordnet ist.