EP1115933A1 - Betätigungsvorrichtung - Google Patents

Betätigungsvorrichtung

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Publication number
EP1115933A1
EP1115933A1 EP99952462A EP99952462A EP1115933A1 EP 1115933 A1 EP1115933 A1 EP 1115933A1 EP 99952462 A EP99952462 A EP 99952462A EP 99952462 A EP99952462 A EP 99952462A EP 1115933 A1 EP1115933 A1 EP 1115933A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
linear motor
presser
sewing
force
sewing machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP99952462A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1115933B1 (de
Inventor
Sevki Hosagasi
Helmut Jung
Michael Kilian
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
QUICK ROTAN ELECTROMOTOREN GmbH
Original Assignee
QUICK ROTAN ELECTROMOTOREN GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by QUICK ROTAN ELECTROMOTOREN GmbH filed Critical QUICK ROTAN ELECTROMOTOREN GmbH
Publication of EP1115933A1 publication Critical patent/EP1115933A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1115933B1 publication Critical patent/EP1115933B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D05—SEWING; EMBROIDERING; TUFTING
    • D05B—SEWING
    • D05B29/00—Pressers; Presser feet
    • D05B29/02—Presser-control devices

Definitions

  • the present invention relates to an actuating device provided for a sewing device or sewing machine, comprising a presser device for holding down the material during stitch formation and the transport of the sewing material, as an actuating element for the presser device, at least one linear motor, its drive rod for controlling the presser force, which the presser device applies to the sewing material exercises, is in connection with the presser device.
  • the presser device of a sewing machine (hereinafter the term “sewing machine” also includes sewing devices, the present invention relating both to sewing devices and to sewing machines) serves to fix the position of the sewing material when the needle is inserted and a pressing force on the sewing material in the transport phase exercise through which a transport device can push the material.
  • a sewing machine is known from US Pat. No. 5,551,361, in which the presser device is intended to exert a constant pressure force on the material to be sewn, which is unaffected by the action of the cloth pusher.
  • the presser bar is connected to a force sensor, which is used to determine the current presser force.
  • These measurement signals are converted into control signals for a linear motor, which is attached to the sewing machine housing, the presser bar also forming the drive rod of the linear motor.
  • the presser rod is connected directly to the drive rod of the linear motor or that both rods form a common component. Since this rod also carries a coil or the moving parts of the linear motor, there is an overall very large mass to be moved. To control the corresponding inertia forces, very high forces must be applied by the linear motor, especially at high speeds of the sewing machine, so that the presser foot does not lift off the cloth pusher. The high forces to be applied in turn cause strong vibrations of the sewing machine.
  • the present invention is based on the object of designing a generic actuating device in such a way that the force is transferred to the presser device in an immediate, mechanically simple, yet precise manner.
  • Coupling element is connected and in which the
  • the presser device can be moved between a raised position and a lowered position by the linear motor.
  • the drive rod for controlling the presser force which the presser device exerts on the material is connected to the presser device, the force transfer to the presser device takes place in an immediate, mechanically simple and yet precise manner . Since the force applied to the linear motor depends on the direction of current flow, the presser device is raised in one direction of current flow and depressed in the other direction of current flow, so that the presser device according to the teaching of the present invention is movable between a raised position and a lowered position by the linear motor .
  • the linear motor is suitable as a direct control element for the presser device in a particularly convincing manner, which differs from the solution that was widespread in the past, namely the generation of the contact pressure by means of spring preload, in that the latter is a technically traditional solution for lifting the presser device an additional control element, for example an electromagnet, is required.
  • the linear motor serves at of the present invention is not only used to generate the presser force, but is also used to raise and lower the presser device.
  • the drive rod is connected to the presser device via at least one resilient, low-mass coupling element.
  • the drive rod of the linear motor is decoupled from the presser device, so that the masses to be moved are kept low.
  • DE-A-32 17 826 discloses a hollow presser bar in which a correspondingly designed shaft of the presser foot is slidably received.
  • a spring located in the presser bar presses on the shaft and is supported on an adjustable bar.
  • the shaft of the presser foot is accommodated in a somewhat larger slot in the hollow presser rod by means of a mounting plate, whereby a limited vertical displacement movement of the presser foot relative to the hollow presser rod is possible.
  • a second, stronger spring exerts an adjustable compressive force on the hollow presser bar via a guide part fastened to the hollow presser bar, the spring travel of which is limited by a collar fastened to it, which is supported on a fixed guide bush.
  • This construction to reduce the moving Mass is tailored to a presser device with two springs and is unsuitable because of the measures for limiting the spring travel for the presser device according to the present invention with only one resilient, freely movable coupling element. This construction could therefore not give the person skilled in the art any suggestion for developing the actuating device according to the present invention.
  • the coupling element is a coil spring
  • Presser device is arranged; and or
  • the coupling element is a leaf spring
  • the drive rod is offset to the side
  • Presser device is arranged; and or
  • the linear motor is designed in such a way that the presser device is held in an upper position when the current flow almost disappears; and or the presser device can be switched under program or button control without power; and or
  • the linear motor is essentially ironless; and or
  • the linear motor has at least two permanent magnets; and or
  • the permanent magnets are rectangular or ring-shaped; and or
  • the material of the permanent magnets is based on iron, neodymium and boron; and or
  • the magnetic connection within the linear motor takes place via a housing, a center piece and an air gap with a coil; and or
  • the annular permanent magnets are arranged at a distance from one another and that the magnetization of one annular permanent magnet is directed counter to the magnetization of the other annular permanent magnet;
  • the position of the annular permanent magnets in the housing of the linear motor is predetermined by spacer rings; and or
  • the coil is divided into at least two sub-coils wound in opposite directions; and or
  • the middle piece has an opening in which an iron piece or a pin designed as a sliding block is guided;
  • the iron piece or pin is connected to the drive rod;
  • the opening is provided centrally in the center piece;
  • the opening and / or the piece of iron are rectangular in shape;
  • the protruding part is made of steel; and or
  • the iron piece for transmitting the driving force to the drive rod is connected to the coil via a coil carrier;
  • the opening is elongated and the pin is round;
  • the pin is made of steel; and or
  • the drive rod is biased by at least one spring element; and or at least two spring elements are provided; and or
  • the spring elements are arranged on both sides of the center piece; and or
  • the linear motor in the de-energized state presses the presser device by means of the at least one spring element with a force against a needle plate of the sewing device or sewing machine which is approximately one third of the maximum force of the presser device;
  • the direction and / or the strength of the current flow in the linear motor can be controlled by at least one microprocessor; and or
  • the movement of the presser device is time-controlled by the linear motor;
  • the force of the linear motor can be controlled by means of the angular position of the main shaft of the sewing device or sewing machine; and or
  • the linear motor applies a force which counteracts the force acting on the drive rod via the coupling element; and or the force of the linear motor and the force acting on the drive rod via the coupling element are approximately equal in magnitude; and or
  • the coupling element has an increased pretension at high speeds of the sewing device or sewing machine;
  • the current flow in the linear motor has a direct current component at high speeds of the sewing device or sewing machine;
  • the direct current component of the current flow can be changed as a function of time and / or as a function of the speed of the sewing device or sewing machine; and or
  • the functional dependence of the current flow on the speed of the sewing device or sewing machine can be stored in the sewing device or sewing machine after the initial determination;
  • the switch-on point of the current flow can be advanced by an angle at high speeds of the sewing device or sewing machine;
  • the switch-on point of the current flow can be advanced depending on the speed of the sewing device or sewing machine; and or the presser device is switched off when the first stitch is formed.
  • the coupling element according to the teaching of the present invention is advantageously a coil spring. In this way, on the one hand the drive rod of the linear motor is decoupled from the presser device, on the other hand the desired direct connection between the drive rod of the linear motor and the presser device is ensured.
  • the drive rod is arranged above the presser device.
  • the power transmission from the drive rod of the linear motor to the presser device takes place in a mechanically particularly simple and yet precise manner.
  • the coupling element can also be designed in the form of a leaf spring.
  • Such an embodiment is particularly useful when the drive rod is expediently offset laterally from the presser device, for example for design reasons.
  • the presser device which is expediently switchable in a program-controlled or button-controlled manner, preferably has a presser bar and a presser foot.
  • Embodiment of the present invention designed so that the presser device is held in an upper position when the current flow is almost zero.
  • the linear motor is essentially ironless. This has the not inconsiderable advantage that no additional magnetic forces act on the moving parts of the linear motor, as is undesirably the case with linear motors with iron parts.
  • the linear motor has at least two preferably ring-shaped permanent magnets with which the magnetic field is generated.
  • the material of the permanent magnets can be based on iron, neodymium and boron, since very high energy densities can be achieved with these magnetic materials under inexpensive conditions. With such very high energy densities, the force required for the presser device can also be easily generated in a direct manner.
  • the linear motor expediently has, inter alia, a housing, a center piece and an air gap with a coil.
  • the magnetic circuit can be inside of the linear motor can be conveniently closed using the housing, the center piece and the air gap with the coil.
  • the annular permanent magnets are arranged at a distance from one another, the magnetization of one annular permanent magnet advantageously being directed against the magnetization of the other annular permanent magnet and / or the position of the annular permanent magnets in the housing of the linear motor preferably being predetermined by spacer rings is.
  • the coil can advantageously be divided into at least two oppositely wound partial coils, the total inductance of the coil due to this type of winding being significantly smaller than the inductance of a partial coil, so that a small electrical time constant of the linear motor is ensured; this enables angularly synchronous control of the motor force, and the linear motor can be controlled very quickly.
  • a force is generated in the coil, which is preferably divided into two chambers, as soon as electrical current flows through the coil.
  • This force is proportional to the current and independent of the location of the coil as long as the coil is in the homogeneous part of the magnetic field; the direction of force is of course dependent on the direction of the current flow, the direction and / or the strength of the current flow in the linear motor being recommended by at least one Microprocessor is controllable.
  • the movement of the presser device can be time-controlled by the linear motor.
  • the drive rod is guided in the center piece via at least two bearing bushes.
  • the middle piece can have a preferably centrally provided opening, in which an iron piece designed as a sliding block is guided, which is advantageously connected to the drive rod.
  • the opening and / or the piece of iron are / are optionally rectangular.
  • the purpose of this piece of iron is, on the one hand, to secure the drive rod against rotation; on the other hand, the driving force of the coil is to be transmitted to the drive rod via the iron piece.
  • a protruding, magnetic attraction generating part made of ferromagnetic material, preferably made of steel, is arranged at one end of the iron piece.
  • this piece of iron can be connected to the coil via a coil carrier for transmitting the driving force to the drive rod.
  • the middle piece can preferably be central have intended opening in which a pin made of steel is expediently guided, which is advantageously connected to the drive rod.
  • the opening is optionally designed as an elongated hole and the pin is optionally round. The purpose of this pin is to secure the drive rod against rotation on the one hand; on the other hand, the driving force of the coil is to be transmitted to the drive rod via the pin.
  • the abovementioned properties and features are convincingly suitable for a presser drive, since this enables the presser force to be adjusted as a function of the speed of the sewing machine.
  • the pressure force required for the presser device is relatively high, so that a direct drive, as is the case with this invention, would require larger dimensions of the linear motor.
  • the drive rod is biased by at least one spring element according to a particularly inventive development of the actuating device.
  • At least two spring elements are provided, these spring elements are preferably arranged on both sides of the center piece in order to reliably prevent additional torque generation.
  • the linear motor in the de-energized state, should press the presser device with a force against one by means of the at least one spring element Press the throat plate of the sewing machine and against a fabric pusher that protrudes with its teeth over the top of the throat plate in the transport phase, which is preferably approximately one third of the maximum force of the fabric presser device.
  • this pressure force of the at least one spring element is used for sewing, wherein this pressure force can be reduced if necessary by sending a corresponding current through the linear motor in a negative direction.
  • the current flow through the linear motor can preferably be measured in the negative direction in such a way that the force of the at least one spring element is compensated and the presser force consequently disappears.
  • Such a de-energizing of the presser device is particularly important for sewing technology when the seam runs at an angle.
  • the sewing machine stops in the position in which the needle is down.
  • the presser device is then expediently switched off so that the sewing material can be rotated in the desired direction in a comfortable manner.
  • this disengagement of the presser device can be done here either program-controlled or key-controlled.
  • the pressure force exerted by the fabric presser device can be increased.
  • the transport time is correspondingly shorter. Since the transport path is constant, the accelerations acting at higher speeds of the sewing machine increase in a non-proportional manner.
  • the linear motor In order to brake this movement and to generate the force on the sewing material in a fraction of the transport phase, the linear motor would have to produce considerably more force than the spring in the conventional systems known from the prior art. For this reason, the drive rod is connected to the presser device via at least one resilient coupling element. By decoupling the drive rod of the linear motor from the presser device by the resilient coupling element, the masses to be moved can be kept small. The drive rod of the linear motor presses the presser foot against a throat plate via the coupling element.
  • the presser device moves upwards at the beginning of the transport phase. This movement compresses the coupling element so that the force increases in accordance with the hardness of the coupling element.
  • the drive rod of the linear motor would be accelerated by this difference in force;
  • the mass of the moving parts of the linear motor is relatively large compared to the presser bar and there is also a certain amount of friction, it can be assumed that the drive rod of the linear motor does not move out of its rest position at the higher speeds of the sewing machine.
  • the moving parts of the linear motor are preferably of low mass, a relatively small force of the linear motor is sufficient to bring the presser device into the initial position in a short time.
  • the linear motor When the presser device is raised, the linear motor must overcome the pretensioning force of the optionally provided, at least one spring element, by means of which the drive rod is pretensioned. With an upward movement of the presser device, this at least one spring element is tensioned, so that the pretensioning force increases with the stroke of the presser device.
  • the linear motor has to apply at least one force equivalent to the spring force.
  • the presser device is first raised with the maximum current and then the current is lowered so far that the presser device is held in its upper position.
  • this holding current can be significantly reduced by providing at the upper point the self-holding mechanism already set out above in the form of the protruding part which generates a magnetic attraction force and is made of ferromagnetic material.
  • this protruding part has no effect. However, when the presser device approaches its upper end position, the protruding part comes into the effective range of the permanent magnets. Part of the magnetic field lines then runs over the protruding part, so that an attractive force arises in the direction of the permanent magnets; consequently, the direction of this attractive force is in the opposite direction to the force of the prestressing by the spring elements.
  • the magnitude of the attraction depends on the mechanical structure:
  • the maximum force of attraction occurs when the protruding part which generates the magnetic force of attraction is in the uppermost position of the presser device on the edge of the homogeneous magnetic field.
  • the dimensioning of this unit should be chosen so that the magnetic attraction and the force of the bias are almost canceled by the spring elements.
  • the linear motor is supplied with the maximum current in such a way that the drive rod of the linear motor experiences a downward force direction. After a short distance, the magnetic attraction disappears, and the drive rod is strongly accelerated downwards by the force of the linear motor and the force of the preload by the at least one spring element, which would result in an undesirably strong impact of the presser foot on the throat plate.
  • a reversal of the current direction in the linear motor is expediently provided shortly before reaching the raised position or shortly before reaching the lowered position, i.e. the current flow of the linear motor can be short in a time-controlled manner before reaching the lower position for a certain time in the opposite direction and thus the presser device are braked.
  • the time of the reversal of the direction of the current flow and the duration of the braking phase must be adapted to the mechanical conditions.
  • the force of the linear motor is particularly inventive Further development of the present actuating device can be controlled by means of the angular position of the main shaft of the sewing machine.
  • the force of the linear motor can be controlled with the angle of the main shaft of the sewing machine in such a way that the linear motor exerts a force in the transport phase of the cloth pusher, in which the cloth pusher protrudes with its teeth over the top of the needle plate counteracts the coupling element acting on the drive rod.
  • the change in travel via the coupling element with the spring constant creates a force effect on the drive rod. If the force of the linear motor and the force acting on the drive rod via the coupling element are preferably approximately the same in magnitude, the drive rod remains in its rest position.
  • the current flow in the linear motor is preferably reduced, which at the same time keeps the heating of the coil or the partial coils low.
  • the coupling element has an increased pretension at high speeds of the sewing machine according to a further development of the present actuation device which is essential to the invention.
  • This can be accomplished, for example, in that the Current flow in the linear motor has a direct current component at high speeds of the sewing machine, as a result of which a constant force component of the linear motor is brought about.
  • the direct current component of the current flow can be changed as a function of time and / or as a function of the speed of the sewing machine.
  • the force component expediently increases with the speed, the dependence of the current change on the speed being determined by the design of the sewing machine; For this reason, the functional dependence of the current flow on the speed of the sewing machine can be stored in the sewing machine after it has been determined for the first time.
  • the switch-on point of the current flow at high speeds of the sewing machine can preferably be advanced by an angle, expediently depending on the speed of the sewing machine. This ensures that the linear motor can achieve the required counterforce at the beginning of the movement of the presser device, in particular the presser foot.
  • the thread start after cutting has conventionally been placed on the fabric presser device in the direction of the seamstress by a wiper device. If instead the thread end was pinched by the presser device, the amount of thread required for loop formation would be deducted from the thread supply, so that the pinched thread end remains visible.
  • the presser device in particular the presser foot, is switched off according to an embodiment of the present actuation device essential to the invention when the first stitch is formed, for example by compensating the force of the at least one spring element with the force of the linear motor. If, at the start of sewing, the end of the needle thread is below the presser device, the end of the needle thread is no longer held by the presser device and can consequently be pulled down during the first stitch formation as if it were on the presser device. After the first stitch formation, the linear motor is then preferably switched over to the normal sewing area.
  • Figure 1 shows a first embodiment of an actuator according to the present invention
  • Figure 2 shows a second embodiment of an actuator according to the present invention
  • Figure 3 shows a first embodiment of the
  • Linear motor from the actuator according to the present invention in longitudinal section;
  • FIG. 4 shows the linear motor from FIG. 3, as seen from the line IV-IV in FIG. 3;
  • Figure 5 shows a second embodiment of the
  • Linear motor from the actuator according to the present invention in longitudinal section;
  • Figure 6 is a sectional view of a
  • FIG. 7 shows a diagram of the size of the actual stitch length L as a function of the speed n of the sewing machine; and Figure 8 is a diagram of the motor current I as a function of the angle of rotation ⁇ of the main shaft of the sewing machine.
  • Identical reference numerals refer to elements or features of the same or similar design in FIGS. 1 to 8.
  • Figure 1 shows a first embodiment of an actuator according to the present invention.
  • the actuating device provided for a sewing machine (hereinafter the term “sewing machine” also includes sewing devices, the present invention relating both to sewing devices and to sewing machines) has a presser device 3 for holding down the sewing material during stitch formation and the sewing material transport.
  • the linear motor 1 presses the fabric presser device 3 with a force against a needle plate 4 of the sewing machine and against a fabric slide 5 which protrudes with its teeth over the top of the needle plate 4 in the transport phase.
  • the presser device 3 has a presser rod 31 and a presser foot 32, the pusher 5 abutting the underside of the presser foot 32 in the raised position shown in FIG. 1 (see also FIG. 2).
  • the actuating device has an actuator for the presser device 3, a linear motor 1, the drive rod 10 for Control of the presser force exerted by the presser device 3 on the material to be sewn is connected to the presser device 3 via a resilient, low-mass coupling element 2. In this way, the drive rod 10 of the linear motor 1 is decoupled from the presser device 3, so that the masses to be moved are kept low.
  • the first exemplary embodiment of an actuating device shown in FIG. 1 is a helical spring.
  • the drive rod 10 is arranged above the presser 3.
  • the power transmission from the drive rod 10 of the linear motor 1 to the presser device 3 takes place in a mechanically particularly simple and yet precise manner.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of an actuating device according to the present invention.
  • This second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment shown in FIG. 1 essentially in that the coupling element 2 is designed in the form of a leaf spring. Such an embodiment is particularly useful then when the drive rod 10, for example for constructional reasons, is laterally offset from the presser device 3, as shown in FIG.
  • FIG. 3 shows in longitudinal section a first exemplary embodiment of the linear motor 1, which can be assigned to the actuating device from FIG. 1 or the actuating device from FIG. 2;
  • FIG. 4 shows the linear motor 1 from FIG. 3 in a top view along the line IV-IV in FIG. 3.
  • linear motor 1 is essentially ironless has the not inconsiderable advantage that no additional magnetic forces act on the moving parts of the linear motor 1.
  • the linear motor 1 has two rectangular permanent magnets 11a, 11b with which the magnetic field is generated.
  • the material of the permanent magnets 11a, 11b is based on iron, neodymium and boron, since very high energy densities can be achieved with these magnetic materials under inexpensive conditions. With such very high energy densities, the force required for the presser device 3 can also be readily generated in a direct manner.
  • the linear motor 1 also has, among other things, a housing 12, a center piece 13 and an air gap with the coil 14.
  • the magnetic circuit within the linear motor 1 can be closed via the housing 12, the center piece 13 and the air gap with the coil 14.
  • a force is generated in the coil 14 as soon as electrical current flows through the coil 14.
  • This force is proportional to the current and regardless of the location of the coil 14, as long as the coil 14 is in the homogeneous part of the magnetic field; the direction of force is naturally dependent on the direction of the current flow, the direction and / or the strength of the current flow in the linear motor 1 being controllable by a microprocessor (not shown in the drawing for reasons of clarity).
  • the drive rod 10 is guided in the center piece 13 via two bearing bushes 15a, 15b.
  • the middle piece 13 has a centrally provided opening 13a, in which an iron piece 16 designed as a sliding block is guided, which is connected to the drive rod 10.
  • the opening 13a and the iron piece 16 are rectangular.
  • this piece of iron 16 is to secure the drive rod 10 against rotation on the one hand; on the other hand, the driving force is to be transmitted to the drive rod 10 via the iron piece 16.
  • This piece of iron 16 is connected to the coil 14 via a coil carrier 17 for transmitting the driving force to the drive rod 10.
  • FIG. 5 shows in longitudinal section a second exemplary embodiment of the linear motor 1, which can be assigned to the actuating device from FIG. 1 or the actuating device from FIG. 2;
  • FIG. 6 shows a sectional illustration of a cable bushing in the linear motor from FIG. 5.
  • the second exemplary embodiment of the linear motor 1 shown in FIG. 5 has two annular, radially magnetized and spaced-apart permanent magnets 11a, 11b, with which the magnetic field is generated and whose position in the housing of the linear motor 1 is predetermined by spacer rings 18a, 18b, 18c.
  • the direction of magnetization of the two permanent magnets differs here: if, for example, the inner surface of one annular permanent magnet 11a magnetically has the south pole and the outer surface magnetically has the north pole, the direction of magnetization of the other annular permanent magnet 11b is reversed.
  • the coil 14 is divided into two oppositely wound partial coils 14a and 14b, the total inductance of the coil 14 being significantly smaller than the inductance of a partial coil 14a, 14b due to this type of winding, so that the linear motor 1 can be controlled very quickly .
  • the partial coils 14a, 14b are wound on a coil carrier 17 made of non-magnetic material.
  • This coil carrier 17 is fixedly connected to the drive rod 10 with the aid of a pin 26.
  • the drive rod 10 is hollow.
  • the coil 14 with the coil carrier 17 is the movable part of the linear motor 1, the power supply to the movable coil 14 being disconnected according to the invention in accordance with FIG. 6, which illustrates a sectional view of a cable bushing in the linear motor 1 from FIG. 5:
  • An electrical, for example two-wire connection line 21 for the coil 14 is guided through a recess 13b of the middle piece 13 and through the hollow drive rod 10 to the outside. Since the coil carrier 17 is fixedly connected to the drive rod 10 by means of the pin 26, no tensile forces act on the electrical connecting line 21 during the movement of the coil 14. The end of the connecting line 21 is connected to a plug 20, which also includes the strain relief of the mating connector.
  • the first exemplary embodiment of the linear motor 1 shown in FIGS. 3 and 4 and that in FIGS Figures 5 and 6 illustrated second embodiment of the linear motor 1 has in common that the drive rod 10 out over two bearing bushes 15a, 15b in the center piece 13.
  • the center piece 13 has a centrally provided opening 13a, in which a pin 26 made of steel is guided, which is connected to the drive rod 10.
  • the opening 13a is designed as an elongated hole and the pin 26 is round.
  • this pin 26 is - just as with respect to the iron piece 16 according to the first exemplary embodiment of the linear motor 1 shown in FIGS. 3 and 4 - to secure the drive rod 10 against rotation on the one hand; on the other hand, the drive force is to be transmitted to the drive rod 10 via the pin 26.
  • the drive rod 10 in the first exemplary embodiment of the linear motor 1 illustrated with reference to FIGS. 3 and 4 is prestressed by two spring elements 19a, 19b which are arranged on both sides of the middle piece 13 in order to generate additional torque in a reliable way to prevent;
  • the drive rod 10 in the second exemplary embodiment of the linear motor 1 illustrated with reference to FIGS. 5 and 6 is prestressed by a spring element 19.
  • the linear motor 1 presses the fabric pusher device 3 by means of the spring elements 19a, 19b (cf. FIGS. 3 and 4) or by means of the spring element 19 (cf. FIG. 5) with a force against the needle plate 4 (cf. figures 1 and 2) of the sewing machine, which is approximately one third of the maximum force of the presser device 3.
  • this pressure force is used to sew the spring elements 19a, 19b (see FIGS. 3 and 4) or the spring element 19 (see FIG. 5), this pressure force being able to be reduced if necessary by using a corresponding current in the negative direction the linear motor 1 is sent.
  • the current flow through the linear motor 1 in the negative direction can be measured in such a way that the force of the spring elements 19a, 19b (see FIGS. 3 and 4) or of the spring element 19 (see FIG. 5) is compensated and the presser force consequently disappears.
  • Such a de-energizing of the presser device 3 is particularly important for sewing technology if the seam runs at an angle. At the corner of the seam, the sewing machine stops in the position in which the needle is down.
  • the presser device 3 is then switched off so that the sewing material can be rotated in the desired direction in a comfortable manner.
  • This de-energizing of the presser device 3 can either program-controlled or key-controlled.
  • the known transport mechanism of the sewing machine presses the presser foot 32 upwards by the distance ⁇ s (see FIGS. 1, 2 and 8), the teeth of the fabric slide 5 capturing the material to be sewn. Then, depending on the set stitch length, there is a linear movement in the transport direction. Then the fabric pusher 5 is lowered.
  • the drive rod 10 of the linear motor 1 makes the movement of the presser foot 32 at slow speeds n of the sewing machine. This means that when the presser foot 32 goes up by the distance ⁇ s, the drive rod 10 also moves up by the same distance ⁇ s because the time of the transport phase is long enough.
  • the actual stitch length L remains constant in a lower speed range from ng to n ⁇ _ of the sewing machine (cf. FIG. 7, in which a diagram of the size of the actual stitch length L as a function of the speed n of the sewing machine is shown).
  • the up and down movement of the drive rod 10 causes vibrations and noises.
  • the spring-mass system has the effect that in a medium speed range from n ⁇ _ to n2 of the sewing machine (cf. FIG. 7) the pressure force on the presser foot 32 becomes smaller, whereby the presser foot 32 can even lift off the material for a short time; due to the reduced pressure force on the presser foot 32, the actual stitch length L is reduced in the middle speed range from n ⁇ _ to ⁇ .2 of the sewing machine (see FIG. 7).
  • the opposite direction of winding of the partial coils 14a, 14b ensures a small electrical time constant of the linear motor 1, so that the above-described angle-synchronous control of the motor force is possible.
  • the motor current is reduced (see FIG. 8, in which a diagram of the motor current I as a function of the angle of rotation ⁇ of the main shaft of the sewing machine is shown), which at the same time keeps the heating of the partial bobbins 14a, 14b (see FIG. 5) low becomes.
  • the pretensioning of the coupling element 2 must be increased. This is achieved by means of a constant force component of the linear motor 1 by means of a DC component I Q which can be varied as a function of the speed (cf. FIG. 8). This force increases with the speed n of the sewing machine, the dependence of the current change ⁇ l on the speed n being determined by the design of the sewing machine; For this reason, this functional dependency is determined once and saved.
  • L ⁇ _ shows the curve of the actual stitch length L without control corrections
  • L2 shows the curve of the actual stitch length L in which the "dent”, that is the temporary decrease in the actual stitch length L in the middle speed range from n ⁇ _ to n3 of the sewing machine by applying the The counterforce explained above has been eliminated and in which the drop in the curve of the actual stitch length L "to the right", that is to say shifted to a higher speed range n> n3 of the sewing machine, due to the direct current component Ig (cf. FIG. 8); in the curve L3, the drop in the curve of the actual stitch length L compared to curve L2 is further “to the right", that is to say shifted to an even higher speed range n> n3 of the sewing machine due to an increased direct current component Ig.
  • the electrical time constant of the linear motor 1 has a disadvantageous effect on the current build-up.
  • the time in which the fabric pusher 5 moves the fabric presser foot 32 becomes shorter than the time for the current increase in the linear motor 1.
  • the switch-on angle ⁇ of the current is advanced by ⁇ as a function of the speed at high speeds n> n3 of the sewing machine (cf. FIG. 8). This ensures that the Linear motor 1 can reach the required counterforce at the start of movement of the presser foot 32.
  • the thread start after cutting has conventionally been placed on the presser foot in the direction of the seamstress by a wiper device. If instead the thread end was pinched by the presser foot 32, the amount of thread required for loop formation would be subtracted from the thread supply, so that the pinched thread end remains visible.
  • the presser foot 32 is switched to no force at the first stitch by compensating the force of the spring elements 19a, 19b (see FIGS. 3 and 4) or the spring element 19 (see FIG. 5) with the force of the linear motor 1. If the needle thread end now lies under the presser foot 32 at the start of sewing, the needle thread end is no longer held by the presser foot 32 and can consequently do the same at the first stitch formation as if it were lying on the presser foot 32. After the first stitch formation, the linear motor 1 is then switched over to the normal sewing area.
  • the linear motor 1 When the presser device 3 is raised, the linear motor 1 must overcome the pretensioning force of the spring elements 19a, 19b (cf. FIGS. 3 and 4) or of the spring element 19 (cf. FIG. 5), by means of which the drive rod 10 is preloaded. When the presser device 3 moves upwards, these spring elements 19a, 19b or this spring element 19 are tensioned, so that the pretensioning force increases with the lifting of the presser device 3. When the presser device 3 has reached its upper position and is to be held in this upper position for some time, the linear motor 1 has to apply at least one force equivalent to the spring force.
  • the presser device 3 is first raised with the maximum current and then the current is lowered so far that the presser device 3 is held in its upper position.
  • this holding current can be significantly reduced by providing the self-holding mechanism already described above in the form of the protruding part 16a of ferromagnetic material which generates a magnetic attraction.
  • this protrudes part 16a no effect.
  • the projecting part 16a comes into the effective range of the permanent magnets 11a, 11b.
  • a part of the magnetic field lines then runs over the projecting part 16a, so that an attractive force arises in the direction of the permanent magnets 11a, 11b; consequently, the direction of this attractive force is in the opposite direction to the force of the prestress by the spring elements 19a, 19b (cf. FIGS. 3 and 4).
  • the magnitude of the attraction depends on the mechanical structure.
  • the maximum attractive force occurs here when the protruding part 16a generating the magnetic attractive force is in the uppermost position of the presser device 3 on the edge of the homogeneous magnetic field.
  • the dimensioning of this unit should be chosen so that the magnetic attraction and the force of the prestress are almost canceled out by the spring elements 19a, 19b (cf. FIGS. 3 and 4).
  • the linear motor 1 is supplied with the maximum current in such a way that the drive rod 10 of the linear motor 1 experiences a downward force direction.
  • the drive rod 10 is strongly accelerated downwards under the action of the force of the linear motor 1 and the force of the pretension by the spring elements 19a, 19b (see FIGS. 3 and 4) or by the spring element 19 (see FIG. 5), which would result in an undesirably strong blow of the presser foot on the throat plate 4 (see FIGS. 1 and 2).
  • a reversal of the current direction in the linear motor 1 is provided shortly before reaching the raised position or shortly before reaching the lowered position, i.e.
  • the current flow of the linear motor 1 is timed shortly before Reaching the lower position switched in the opposite direction for a certain time and thus the presser device 3 braked.
  • the time of the reversal of the direction of the current flow and the duration of the braking phase must be adapted to the mechanical conditions.

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Description

B E T A T I G U N G S V O R R I C H T U N G
Die vorliegende Erfindung betrifft eine für eine Näheinrichtung bzw. Nähmaschine vorgesehene Betätigungsvorrichtung, aufweisend eine Stoffdrückereinrichtung zum Niederhalten des Nähgutes während der Stichbildung und des Nähguttransportes , als Stellelement für die Stoffdrückereinrichtung mindestens einen Linearmotor, dessen Antriebsstange zur Steuerung der Stoffdrückerkraft , die die Stoffdrückereinrichtung auf das Nähgut ausübt, mit der Stoffdrückereinrichtung in Verbindung steht.
Die Stoffdrückereinrichtung einer Nähmaschine (im folgenden umfaßt der Begriff "Nähmaschine" auch Näheinrichtungen, wobei sich die vorliegende Erfindung sowohl auf Näheinrichtungen als auch auf Nähmaschinen bezieht) dient dazu, die Position des Nähgutes beim Nadeleinstich zu fixieren und auf das Nähgut in der Transportphase eine Andruckkraft auszuüben, durch die eine Transporteinrichtung das Nähgut weiterschieben kann.
In der Vergangenheit wurde in diesem Zusammenhang immer wieder versucht, die durch die Stoffdrückereinrichtung ausgeübte Andruckkraft mit Hilfe von Elektromagneten zu erzeugen. Da mit höher werdender Nähgeschwindigkeit die für das einwandfreie Zusammenwirken mit der Transporteinrichtung erforderliche Stoffdrückerkraft sehr hoch ist, scheiterten diesbezügliche Versuche mit Elektromagneten unter anderem am nichtlinearen Verhalten der Elektromagnete in bezug auf Stromfluß und Kraft in Verbindung mit der jeweiligen Position.
Ein alternativer Lösungsansatz ist in der US-A-4 214 540 beschrieben. Gemäß dieser Druckschrift drückt eine Feder über einen Hebel auf den Stoffdrückerfuß, wobei der Hebel in der Mitte gelagert ist. Ein Linearmotor greift auf den Lagerpunkt, so daß sich durch Verschiebung des Lagerpunktes die Hebelverhältnisse ändern und damit die Kraft auf den Stoffdrückerfuß verstellt wird.
Bei diesem in der US-A-4 214 540 vorgestellten Prinzip erweist es sich jedoch als ausgesprochen problematisch, daß die hohe Kraft des Stoffdrückerfußes auf indirekte Weise durch einen relativ schwachen Linearmotor verstellt wird. Die diesbezügliche technische Realisierung ist nicht nur kompliziert, sondern auch kostspielig, da eine sehr hohe Positionsgenauigkeit des Linearantriebs erforderlich ist.
Durch die US-A-5 551 361 ist eine Nähmaschine bekannt, bei der die Stoffdrückereinrichtung eine von der Krafteinwirkung des StoffSchiebers unbeeinflußte konstante Andruckkraft auf das Nähgut ausüben soll. Zu diesem Zweck ist die Stoffdrückerstange mit einem Kraftsensor verbunden, der zur Ermittlung der aktuellen Stoffdrückerkraft dient. Diese Meßsignale werden in Steuerungssignale für einen Linearmotor umgeformt, der auf dem Nähmaschinengehäuse befestigt ist, wobei die Stoffdrückerstange zugleich die Antriebsstange des Linearmotors bildet.
Abgesehen davon, daß bei dieser Stoffdrückereinrichtung ein erheblicher steuerungstechnischer Aufwand getrieben wird, besteht ein weiterer, sehr wesentlicher Nachteil darin, daß die Stoffdrückerstange unmittelbar mit der Antriebsstange des Linearmotors verbunden ist bzw. daß beide Stangen ein gemeinsames Bauteil bilden. Da diese Stange zusätzlich auch noch eine Spule bzw. die beweglichen Teile des Linearmotors trägt, ergibt sich eine insgesamt sehr große zu bewegende Masse . Zur Beherrschung der entsprechenden Massenträgheitskräfte müssen daher vom Linearmotor insbesondere bei hohen Drehzahlen der Nähmaschine sehr hohe Kräfte aufgebracht werden, damit sich der Stoffdrückerfuß nicht vom StoffSchieber abhebt. Die hohen aufzubringenden Kräfte bewirken wiederum starke Vibrationen der Nähmaschine.
Ausgehend von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Betätigungsvorrichtung so auszubilden, daß die Kraftübertragung auf die Stoffdrückereinrichtung auf unmittelbare, mechanisch einfache und doch präzise Weise erfolgt.
Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelöst, bei der gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung die Antriebsstange mit der Stoffdrückereinrichtung über mindestens ein federndes massearmes
Kopplungselement in Verbindung steht und bei der die
Stoffdrückereinrichtung durch den Linearmotor zwischen einer angehobenen Stellung und einer abgesenkten Stellung bewegbar ist.
Indem die Betätigungsvorrichtung als Stellelement für die Stoffdrückereinrichtung mindestens einen Linearmotor aufweist, dessen Antriebsstange zur Steuerung der Stoffdrückerkraft , die die Stoffdrückereinrichtung auf das Nähgut ausübt, mit der Stoffdrückereinrichtung in Verbindung steht, erfolgt die Kraftübertragung auf die Stoffdrückereinrichtung auf unmittelbare, mechanisch einfache und doch präzise Weise. Da die Krafteinwirkung beim Linearmotor von der Richtung des Stromflusses abhängig ist, wird die Stoffdrückereinrichtung in einer Stromflußrichtung angehoben und in der anderen Stromflußrichtung niedergedrückt, so daß die Stoffdrückereinrichtung gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung durch den Linearmotor zwischen einer angehobenen Stellung und einer abgesenkten Stellung bewegbar ist.
Aus diesem Grund ist der Linearmotor als unmittelbares Stellelement für die Stoffdrückereinrichtung in besonders überzeugender Weise geeignet, was sich von dem in der Vergangenheit weit verbreiteten Lösungsansatz, nämlich der Erzeugung der Andruckkraft mittels Federvorspannung, insofern unterscheidet, als letzterer, technisch überkommener Lösungsansatz zum Anheben der Stoffdrückereinrichtung ein zusätzliches Stellelement, beispielsweise einen Elektromagneten, verlangt. Im Gegensatz dazu dient der Linearmotor bei der vorliegenden Erfindung nicht nur zur Erzeugung der Stoffdrückerkraft , sondern wird auch zum Anheben und Absenken der Stoffdrückereinrichtung verwendet.
Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung hingegen steht die AntriebsStange mit der Stoffdrückereinrichtung über mindestens ein federndes massearmes Kopplungselement in Verbindung. Auf diese Weise wird die Antriebsstange des Linearmotors von der Stoffdrückereinrichtung entkoppelt, so daß die zu bewegenden Massen gering gehalten sind.
In diesem Zusammenhang ist es an sich bekannt, bei einer Stoffdrückereinrichtung die bewegten Massen gering zu halten. So offenbart beispielsweise die DE-A-32 17 826 eine hohle Stoffdrückerstange, in der ein entsprechend ausgebildeter Schaft des Stoffdrückerfußes verschiebbar aufgenommen ist. Auf den Schaft drückt eine in der Stoffdrückerstange angeordnete Feder, die sich ihrerseits an einer verstellbaren Stange abstützt. Der Schaft des Stoffdrückerfußes ist mittels einer Halterungsplatte in einem etwas größeren Schlitz der hohlen Stoffdrückerstange aufgenommen, wodurch eine begrenzte vertikale Verschiebebewegung des Stoffdrückerfußes relativ zur hohlen Stoffdrückerstange möglich ist. Eine zweite stärkere Feder übt über ein an der hohlen Stoffdrückerstange befestigtes Führungsteil eine einstellbare Druckkraft auf die hohle Stoffdrückerstange aus, wobei deren Federweg durch einen an ihr befestigten Kragen begrenzt wird, der sich an einer festen Führungsbuchse abstützt.
Diese Konstruktion zur Verringerung der bewegten Massen ist auf eine Stoffdrückereinrichtung mit zwei Federn zugeschnitten und ist wegen der Maßnahmen zur Begrenzung des Federwegs für die Stoffdrückereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit nur einem federnden, frei beweglichen Kopplungselement ungeeignet. Diese Konstruktion konnte dem Fachmann daher keine Anregung zur Entwicklung der Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung geben.
Gemäß bevorzugter Ausgestaltungsformen, die unabhängig voneinander oder in Verbindung miteinander ausgeführt sein können, ist vorgesehen, daß
das Kopplungselement eine Schraubenfeder ist; und/oder
die Antriebsstange über der
Stoffdrückereinrichtung angeordnet ist; und/oder
das Kopplungselement eine Blattfeder ist; und/oder
die Antriebsstange seitlich versetzt zur
Stoffdrückereinrichtung angeordnet ist; und/oder
die Stoffdrückereinrichtung eine
Stoffdrückerstange und einen Stoffdrückerfuß aufweist; und/oder
der Linearmotor so ausgebildet ist, daß die Stoffdrückereinrichtung bei nahezu verschwindendem Stromfluß in einer oberen Position gehalten ist; und/oder die Stoffdrückereinrichtung programmgesteuert oder tastengesteuert kraftlos schaltbar ist; und/oder
der Linearmotor im wesentlichen eisenlos ist; und/oder
der Linearmotor mindestens zwei Permanentmagnete aufweist; und/oder
die Permanentmagnete rechteckförmig oder ringförmig sind; und/oder
das Material der Permanentmagnete auf Eisen, Neodym und Bor basiert; und/oder
der Magnetschluß innerhalb des Linearmotors über ein Gehäuse, über ein Mittelstück und über eine Luftstrecke mit Spule erfolgt; und/oder
die ringförmigen Permanentmagnete zueinander beabstandet angeordnet sind und daß die Magnetisierung des einen ringförmigen Permanentmagneten entgegen der Magnetisierung des anderen ringförmigen Permanentmagneten gerichtet ist; und/oder
die Lage der ringförmigen Permanentmagnete im Gehäuse des Linearmotors durch Abstandsringe vorgegeben ist; und/oder
die Spule in mindestens zwei gegensinnig gewickelte Teilspulen unterteilt ist; und/oder
die Antriebsstange über mindestens zwei Lagerbuchsen im Mittelstück geführt ist; und/oder
das Mittelstück eine Öffnung aufweist, in der ein als Gleitstein ausgebildetes Eisenstück oder ein Stift geführt ist; und/oder
das Eisenstück oder der Stift mit der Antriebsstange verbunden ist; und/oder
die Öffnung zentral im Mittelstück vorgesehen ist; und/oder
die Öffnung und/oder das Eisenstück rechteckförmig ausgebildet sind/ist; und/oder
an einem Ende des Eisenstücks ein überstehendes, eine magnetische Anziehungskraft erzeugendes Teil aus ferromagnetischem Material angeordnet ist; und/oder
das überstehende Teil aus Stahl ist; und/oder
das Eisenstück zur Übertragung der Antriebskraft auf die Antriebsstange über einen Spulenträger mit der Spule verbunden ist; und/oder
die Öffnung als Langloch und der Stift rund ausgebildet ist; und/oder
der Stift aus Stahl ist; und/oder
die Antriebsstange durch mindestens ein Federelement vorgespannt ist; und/oder mindestens zwei Federelemente vorgesehen sind; und/oder
die Federelemente an beiden Seiten des Mittelstücks angeordnet sind; und/oder
der Linearmotor im stromlosen Zustand die Stoffdrückereinrichtung mittels des mindestens einen Federelements mit einer Kraft gegen eine Stichplatte der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine drückt, die in etwa ein Drittel der maximalen Kraft der Stoffdrückereinrichtung beträgt; und/oder
die Richtung und/oder die Stärke des Stromflusses im Linearmotor durch mindestens einen Mikroprozessor steuerbar ist; und/oder
die Bewegung der Stoffdrückereinrichtung durch den Linearmotor zeitgesteuert erfolgt; und/oder
kurz vor Erreichen der angehobenen Stellung bzw. kurz vor Erreichen der abgesenkten Stellung jeweils eine Umkehr der Stromrichtung im Linearmotor vorgesehen ist; und/oder
die Kraft des Linearmotors mittels der Winkelposition der Hauptwelle der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine steuerbar ist; und/oder
der Linearmotor in der Transportphase des StoffSchiebers eine Kraft aufbringt, die der über das Kopplungselement auf die Antriebsstange einwirkenden Kraft entgegenwirkt; und/oder die Kraft des Linearmotors und die über das Kopplungselement auf die Antriebsstange einwirkende Kraft betragsmäßig in etwa gleich groß ist; und/oder
der Stromfluß im Linearmotor außerhalb der Transportphase des StoffSchiebers herabgesetzt ist; und/oder
das Kopplungselement bei hohen Drehzahlen der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine eine erhöhte Vorspannung aufweist; und/oder
der Stromfluß im Linearmotor bei hohen Drehzahlen der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine einen Gleichstromanteil aufweist; und/oder
der Gleichstromanteil des Stromflusses zeitabhängig und/oder in Abhängigkeit von der Drehzahl der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine veränderbar ist; und/oder
die funktioneile Abhängigkeit des Stromflusses von der Drehzahl der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine nach erstmaliger Ermittlung in der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine speicherbar ist; und/oder
der Einschaltpunkt des Stromflusses bei hohen Drehzahlen der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine um ein Winkelmaß vorverlegbar ist; und/oder
der Einschaltpunkt des Stromflusses in Abhängigkeit von der Drehzahl der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine vorverlegbar ist; und/oder die Stoffdrückereinrichtung bei der ersten Stichbildung kraftlos geschaltet ist.
Im einzelnen ist zu den bevorzugten Ausfuhrungsformen, die unabhängig voneinander oder in Verbindung miteinander vorgesehen sein können, folgendes zu erläutern:
Beim Kopplungselement gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung handelt es sich vorteilhafterweise um eine Schraubenfeder. Hierdurch ist zwar einerseits die Antriebsstange des Linearmotors von der Stoffdrückereinrichtung entkoppelt, andererseits ist jedoch die erwünschte direkte Verbindung zwischen der Antriebsstange des Linearmotors und der Stoffdrückereinrichtung gewährleistet .
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Antriebsstange über der Stoffdrückereinrichtung angeordnet. Bei einer derartigen Ausgestaltung erfolgt die Kraftübertragung von der Antriebsstange des Linearmotors auf die Stoffdrückereinrichtung auf mechanisch besonders einfache und doch präzise Weise.
Alternativ zu der vorstehend dargelegten Ausgestaltung mit Schraubenfeder kann das Kopplungselement auch in Form einer Blattfeder ausgebildet sein. Eine derartige Ausführungsform bietet sich insbesondere dann an, wenn die Antriebsstange, beispielsweise aus konstruktiven Gründen, zweckmäßigerweise seitlich versetzt zur Stoffdrückereinrichtung angeordnet ist. Die Stoffdrückereinrichtung, die zweckmäßigerweise programmgesteuert oder tastengesteuert kraftlos schaltbar ist, weist in bevorzugter Weise eine Stoffdrückerstange und einen Stoffdrückerfuß auf.
Der Linearmotor ist gemäß einer vorteilhaften
Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, daß die Stoffdrückereinrichtung bei nahezu verschwindendem Stromfluß in einer oberen Position gehalten ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Linearmotor im wesentlichen eisenlos. Dies hat den nicht unmaßgeblichen Vorteil, daß auf die beweglichen Teile des Linearmotors keine zusätzlichen magnetischen Kräfte einwirken, so wie dies bei Linearmotoren mit Eisenteilen unerwünschterweise der Fall ist.
Praktischerweise weist der Linearmotor mindestens zwei vorzugsweise ringförmige Permanentmagnete auf, mit denen das magnetische Feld erzeugt wird.
Das Material der Permanentmagnete kann hierbei auf Eisen, Neodym und Bor basieren, da mit diesen Magnetwerkstoffen unter preisgünstigen Bedingungen sehr hohe Energiedichten erzielbar sind. Mit derartigen, sehr hohen Energiedichten kann auch die für die Stoffdrückereinrichtung erforderliche Kraft ohne weiteres in unmittelbarer Weise erzeugt werden.
Der Linearmotor weist zweckmäßigerweise unter anderem ein Gehäuse, ein Mittelstück und eine Luftstrecke mit Spule auf. Demzufolge kann der Magnetkreis innerhalb des Linearmotors praktischerweise über das Gehäuse, über das Mittelstück und über die Luftstrecke mit Spule geschlossen werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung sind die ringförmigen Permanentmagnete zueinander beabstandet angeordnet, wobei die Magnetisierung des einen ringförmigen Permanentmagneten vorteilhafterweise entgegen der Magnetisierung des anderen ringförmigen Permanentmagneten gerichtet ist und/oder wobei die Lage der ringförmigen Permanentmagnete im Gehäuse des Linearmotors vorzugsweise durch Abstandsringe vorgegeben ist .
Hierbei kann die Spule zweckmäßigerweise in mindestens zwei gegensinnig gewickelte Teilspulen unterteilt sein, wobei die Gesamtinduktivität der Spule durch diese Art der Wicklung wesentlich kleiner als die Induktivität einer Teilspule ist, so daß eine kleine elektrische Zeitkonstante des Linearmotors gewährleistet ist; hierdurch ist eine winkelsynchrone Ansteuerung der Motorkraft möglich, und der Linearmotor ist sehr schnell steuerbar.
In der demzufolge vorzugsweise zweikammerig aufgeteilten Spule wird hierbei eine Kraft erzeugt, sobald die Spule von elektrischem Strom durchflössen ist. Diese Kraft ist proportional zur Stromstärke und unabhängig vom Ort der Spule, solange sich die Spule im homogenen Teil des Magnetfeldes befindet; die Kraftrichtung ist naturgemäß von der Richtung des Stromflusses abhängig, wobei die Richtung und/oder die Stärke des Stromflusses im Linearmotor empfehlenswerterweise durch mindestens einen Mikroprozessor steuerbar ist.
Unabhängig hiervon oder im Zusammenhang hiermit kann die Bewegung der Stoffdrückereinrichtung durch den Linearmotor zeitgesteuert erfolgen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Antriebsstange über mindestens zwei Lagerbuchsen im Mittelstück geführt.
Das Mittelstück kann eine vorzugsweise zentral vorgesehene Öffnung aufweisen, in der ein als Gleitstein ausgebildetes Eisenstück geführt ist, das vorteilhafterweise mit der Antriebsstange verbunden ist. Hierbei sind/ist die Öffnung und/oder das Eisenstück optionalerweise rechteckförmig ausgebildet. Sinn und Zweck dieses Eisenstücks bestehen darin, einerseits die Antriebsstange gegen Verdrehung zu sichern; andererseits soll die Antriebskraft der Spule über das Eisenstück auf die Antriebsstange übertragen werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist an einem Ende des Eisenstücks ein überstehendes, eine magnetische Anziehungskraft erzeugendes Teil aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise aus Stahl, angeordnet. Wie vorstehend bereits andeutungsweise erläutert, kann dieses Eisenstück zur Übertragung der Antriebskraft auf die Antriebsstange über einen Spulenträger mit der Spule verbunden sein.
In einer zum als Gleitstein ausgebildeten Eisenstück alternativen erfinderungswesentlichen Weiterbildung kann das Mittelstück eine vorzugsweise zentral vorgesehene Öffnung aufweisen, in der ein zweckmäßigerweise aus Stahl gefertigter Stift geführt ist, der vorteilhafterweise mit der Antriebsstange verbunden ist. Hierbei ist die Öffnung optionalerweise als Langloch und der Stift optionalerweise rund ausgebildet. Sinn und Zweck dieses Stifts bestehen darin, einerseits die Antriebsstange gegen Verdrehung zu sichern; andererseits soll die Antriebskraft der Spule über den Stift auf die Antriebsstange übertragen werden.
Die vorgenannten Eigenschaften und Merkmale sind für einen Stoffdrückerantrieb in überzeugender Weise geeignet, da hierdurch die Stoffdrückerkraft in Abhängigkeit von der Drehzahl der Nähmaschine verstellbar ist. Die erforderliche Andruckkraft für die Stoffdrückereinrichtung ist jedoch relativ hoch, so daß ein Direktantrieb, wie er bei dieser Erfindung vorliegt, größere Dimensionen des Linearmotors bedingen würde. Um jedoch eine kompakte Bauweise des Linearmotors zu gewährleisten, ist die Antriebsstange gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung der Betätigungsvorrichtung durch mindestens ein Federelement vorgespannt .
Wenn gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung mindestens zwei Federelemente vorgesehen sind, so sind diese Federelemente in bevorzugter Weise an beiden Seiten des Mittelstücks angeordnet, um eine zusätzliche Momentenerzeugung auf zuverlässige Weise zu verhindern.
Hierbei sollte der Linearmotor im stromlosen Zustand die Stoffdrückereinrichtung mittels des mindestens einen Federelements mit einer Kraft gegen eine Stichplatte der Nähmaschine sowie gegen einen StoffSchieber, der in der Transportphase mit seinen Zähnen über die Oberseite der Stichplatte hinausragt, drücken, die vorzugsweise in etwa ein Drittel der maximalen Kraft der Stoffdrückereinrichtung beträgt. Bei langsamen Nähgeschwindigkeiten wird mit dieser Andruckkraft des mindestens einen Federelements genäht, wobei diese Andruckkraft erforderlichenfalls noch verringerbar ist, indem ein entsprechender Strom in negativer Richtung durch den Linearmotor geschickt wird.
Nachfolgend werden die bevorzugten Arbeitsweisen und die gewünschten Funktionen der Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, so wie sie sich durch die vorstehend dargelegten vorteilhaften Ausführungsformen als sachdienlich erweisen:
In bevorzugter Weise ist der Stromfluß durch den Linearmotor in negativer Richtung so bemeßbar, daß die Kraft des mindestens einen Federelements kompensiert wird und die Stoffdrückerkraft mithin verschwindet. Ein derartiges Kraftlosschalten der Stoffdrückereinrichtung hat für die Nähtechnik insbesondere dann Bedeutung, wenn die Naht winklig verläuft .
Im Eckpunkt der Naht stoppt die Nähmaschine in der Position, in der die Nadel unten ist. Die Stoffdrückereinrichtung wird dann zweckmäßigerweise kraftlos geschaltet, damit das Nähgut in komfortabler Weise in die gewünschte Richtung gedreht werden kann. Wie vorstehend bereits angedeutet, kann dieses Kraftlosschalten der Stoffdrückereinrichtung hierbei entweder programmgesteuert oder tastengesteuert erfolgen.
Um bei Nähmaschinen mit elliptisch angetriebenen StoffSchiebern auch bei höheren Drehzahlen der Nähmaschine einen einwandfreien Nähguttransport zu gewährleisten, kann die von der Stoffdrückereinrichtung ausgeübte Andruckkraft erhöht werden. Mit der größer werdenden Nähgeschwindigkeit wird entsprechend die Transportzeit immer kürzer. Da der Transportweg konstant ist, steigen die wirkenden Beschleunigungen bei höheren Drehzahlen der Nähmaschine in nicht proportionaler Weise an.
Bei den vorgenannten Transporteinrichtungen entstehen hierbei horizontale und vertikale Beschleunigungen. Aufgrund der vertikalen Beschleunigungen besteht die Gefahr, daß sich die Stoffdrückereinrichtung vom Nähgut abhebt und demzufolge der Transport beeinträchtigt wird. Aus diesem Grund wird bei den konventionellen, aus dem Stand der Technik bekannten Nähmaschinen die Stoffdrückerkraft durch eine starke Feder erzeugt, so daß ein Feder-Masse-System mit geringer Reibung vorliegt, wobei die Masse dieses schwingungsfähigen Systems durch die äquivalente Masse der Feder und durch die tatsächliche Masse der Stoffdrückereinrichtung bestimmt ist.
Hierbei hatten Versuche, die Eigenfrequenz dieses Feder-Masse-Systems zu erhöhen, zu einer sehr starken Feder geführt, die sich jedoch bei den niedrigen Nähgeschwindigkeiten nachteilig bemerkbar machte.
Erfreulicherweise kann beim erfindungsgemäßen Einsatz des Linearmotors als krafterzeugendes Element diese Feder entfallen. Bei einer direkten Ankopplung des Linearmotors an die Stoffdrückereinrichtung können jedoch andere Probleme entstehen, denn in diesem Fall würde die vertikale Bewegung der Transporteinrichtung die Stoffdrückereinrichtung mit den beweglichen Teilen des Linearmotors nach oben beschleunigen.
Um diese Bewegung abzubremsen und die Kraft auf das Nähgut in einem Bruchteil der Transportphase zu erzeugen, müßte der Linearmotor erheblich mehr Kraft produzieren als die Feder in den konventionellen, aus dem Stand der Technik bekannten Systemen. Aus diesem Grund steht die Antriebsstange mit der Stoffdrückereinrichtung über mindestens ein federndes Kopplungselement in Verbindung. Indem mithin die Antriebsstange des Linearmotors durch das federnde Kopplungselement von der Stoffdrückereinrichtung entkoppelt ist, können die zu bewegenden Massen klein gehalten werden. Hierbei drückt die Antriebsstange des Linearmotors den Stoffdrückerfuß über das Kopplungselement gegen eine Stichplatte.
Die Stoffdrückereinrichtung bewegt sich zu Beginn der Transportphase nach oben. Diese Bewegung drückt das Kopplungselement zusammen, so daß die Kraft entsprechend der Härte des Kopplungselements wächst. Die Antriebsstange des Linearmotors würde durch diese Kraftdifferenz beschleunigt werden; da jedoch die Masse der beweglichen Teile des Linearmotors im Vergleich zur Stoffdrückerstange relativ groß ist und außerdem eine gewisse Reibung vorhanden ist, ist davon auszugehen, daß sich die Antriebsstange des Linearmotors bei den höheren Drehzahlen der Nähmaschine nicht aus ihrer Ruhelage bewegt . Da die beweglichen Teile des Linearmotors im Gegensatz zum Anker eines herkömmlichen Elektromagneten vorzugsweise massearm sind, genügt eine relativ geringe Kraft des Linearmotors aus, um die Stoffdrückereinrichtung in kurzer Zeit in die Anfangsposition zu bringen. Je schwächer das Kopplungselement ausgelegt ist, desto besser ist die Entkopplung der Antriebsstange des Linearmotors von der Stoffdrückereinrichtung. Dies bedingt jedoch einen längeren Weg der Antriebsstange beim Aufbringen der Stoffdrückerkraft , weswegen die Härte des Kopplungselements von Fall zu Fall an die jeweilige Anwendung anzupassen ist .
Wenn die Stoffdrückereinrichtung angehoben wird, muß der Linearmotor die Vorspannkraft des optional vorgesehenen, mindestens einen Federelements überwinden, durch das die Antriebsstange vorgespannt ist . Bei einer Aufwärtsbewegung der Stoffdrückereinrichtung wird dieses mindestens eine Federelement gespannt, so daß die Vorspannkraft mit dem Hub der Stoffdrückereinrichtung größer wird.
Wenn die Stoffdrückereinrichtung ihre obere Position erreicht hat und in dieser oberen Position für einige Zeit gehalten werden soll, hat der Linearmotor zumindest eine der Federkraft äquivalente Kraft aufzubringen. Hierzu wird zunächst mit dem maximalen Strom die Stoffdrückereinrichtung angehoben und dann der Strom soweit abgesenkt, daß die Stoffdrückereinrichtung in ihrer oberen Position gehalten wird.
Bei der vorstehend dargelegten Ausfuhrungsform, bei der anstelle des Stifts das als Gleitstein ausgebildete Eisenstück vorgesehen ist, kann dieser Haltestrom wesentlich reduziert werden, indem am oberen Punkt der vorstehend bereits dargelegte Selbsthaltemechanismus in Form des überstehenden, eine magnetische Anziehungskraft erzeugenden Teils aus ferromagnetischem Material vorgesehen ist.
Wenn die Stoffdrückereinrichtung abgesenkt ist, zeigt dieses überstehende Teil keine Wirkung. Wenn sich die Stoffdrückereinrichtung jedoch ihrer oberen Endposition nähert, kommt das überstehende Teil in den Wirkungsbereich der Permanentmagnete. Ein Teil der magnetischen Feldlinien verläuft dann über das überstehende Teil, so daß eine Anziehungskraft in Richtung der Permanentmagnete entsteht; mithin ist die Richtung dieser Anziehungskraft in entgegengesetzter Richtung zur Kraft der Vorspannung durch die Federelemente. Die Größe der Anziehungskraft hängt vom mechanischen Aufbau ab:
Die maximale Anziehungskraft tritt hierbei dann auf, wenn sich das überstehende, die magnetische Anziehungskraft erzeugende Teil in der obersten Position der Stoffdrückereinrichtung am Rande des homogenen magnetischen Feldes befindet. Die Dimensionierung dieser Einheit sollte hierbei so gewählt sein, daß sich die magnetische Anziehungskraft und die Kraft der Vorspannung durch die Federelemente nahezu aufheben.
Wenn nun die Stoffdrückereinrichtung generell abgesenkt werden soll, wird der Linearmotor mit dem maximalen Strom in der Weise versorgt, daß die Antriebsstange des Linearmotors eine Kraftrichtung nach unten erfährt . Nach einer kleinen Wegstrecke verschwindet die magnetische Anziehungskraft, und die Antriebsstange wird unter Einwirkung der Kraft des Linearmotors und der Kraft der Vorspannung durch das mindestens eine Federelement stark nach unten hin beschleunigt, was einen unerwünscht starken Schlag des Stoffdrückerfußes auf die Stichplatte zur Folge hätte .
Um ein derartiges Anschlagen zu verhindern und damit verbunden eine Geräuschminderung zu erzielen, ist in zweckmäßiger Weise kurz vor Erreichen der angehobenen Stellung bzw. kurz vor Erreichen der abgesenkten Stellung jeweils eine Umkehr der Stromrichtung im Linearmotor vorgesehen, das heißt der Stromfluß des Linearmotors kann zeitgesteuert kurz vor Erreichen der unteren Position für eine bestimmte Zeit in die entgegengesetzte Richtung geschaltet und damit die Stoffdrückereinrichtung gebremst werden. Der Zeitpunkt der Umkehrung der Richtung des Stromflusses und die Dauer der Bremsphase ist hierbei an die mechanischen Gegebenheiten anzupassen.
Die im wesentlichen gleiche Vorgehensweise kann in analoger Form auch beim Anheben der Stoffdrückereinrichtung eingesetzt werden, um ein weiches Anschlagen gegen die angehobene Stellung zu ermöglichen.
Um Vibrationen im unteren Drehzahlbereich der Nähmaschine zu vermeiden und um im mittleren Drehzahlbereich der Nähmaschine eine konstante tatsächliche Stichlänge zu erzielen, ist die Kraft des Linearmotors gemäß einer besonders erfinderischen Weiterbildung der vorliegenden Betätigungsvorrichtung mittels der Winkelposition der Hauptwelle der Nähmaschine steuerbar.
Hierbei kann die Kraft des Linearmotors mit dem Winkel der Hauptwelle der Nähmaschine etwa in der Weise gesteuert werden, daß der Linearmotor in der Transportphase des StoffSchiebers, in der der StoffSchieber mit seinen Zähnen über die Oberseite der Stichplatte hinausragt, eine Kraft aufbringt, die der über das Kopplungselement auf die Antriebsstange einwirkenden Kraft entgegenwirkt.
Wenn etwa der StoffSchieber den Stoffdrückerfuß um eine bestimmte Wegstrecke nach oben drückt, erzeugt die Wegänderung über das Kopplungselement mit der Federkonstanten eine Krafteinwirkung auf die Antriebsstange. Wenn die Kraft des Linearmotors und die über das Kopplungselement auf die Antriebsstange einwirkende Kraft in bevorzugter Weise betragsmäßig in etwa gleich groß sind, bleibt die Antriebsstange in ihrer Ruhelage stehen.
Außerhalb der Transportphase des StoffSchiebers ist der Stromfluß im Linearmotor in bevorzugter Weise herabgesetzt, wodurch zugleich die Erwärmung der Spule bzw. der Teilspulen gering gehalten wird.
Um eine Änderung der tatsächlichen Stichlänge bei hohen Drehzahlen der Nähmaschine zu verhindern, weist das Kopplungselement bei hohen Drehzahlen der Nähmaschine gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung der vorliegenden Betätigungsvorrichtung eine erhöhte Vorspannung auf . Dies kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt sein, daß der Stromfluß im Linearmotor bei hohen Drehzahlen der Nähmaschine einen Gleichstromanteil aufweist, wodurch eine konstante Kraftkomponente des Linearmotors bewirkt wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Gleichstromanteil des Stromflusses zeitabhängig und/oder in Abhängigkeit von der Drehzahl der Nähmaschine veränderbar. Somit erhöht sich die Kraftkomponente zweckmäßigerweise mit der Drehzahl, wobei die Abhängigkeit der Stromänderung von der Drehzahl durch den Aufbau der Nähmaschine bestimmt ist; aus diesem Grunde ist die funktioneile Abhängigkeit des Stromflusses von der Drehzahl der Nähmaschine nach erstmaliger Ermittlung in der Nähmaschine speicherbar.
Um den Einfluß der elektrischen Zeitkonstante des Linearmotors bei hohen Drehzahlen der Nähmaschine zu eliminieren, ist der Einschaltpunkt des Stromflusses bei hohen Drehzahlen der Nähmaschine in bevorzugter Weise um ein Winkelmaß vorverlegbar, und zwar zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der Drehzahl der Nähmaschine. Hierdurch ist sichergestellt, daß der Linearmotor beim Bewegungsbeginn der Stoffdrückereinrichtung, insbesondere des Stoffdrückerfußes, die erforderliche Gegenkraft erreichen kann.
Die vorstehend erläuterten Möglichkeiten, die Kraft des Linearmotors als Funktion der Winkelstellung der Hauptwelle der Nähmaschine oder auch zeitabhängig ändern zu können, lassen sich dazu nutzen, die sogenannte Wischerfunktion auch mit einer linearmotorbetriebenen Stoffdrückereinrichtung zu erfüllen. Beim Nähanfang muß das freie Ende des Nadelfadens frei liegen. Nur dann kann das Fadenende bei der Schiingenbildung in das Nähgut gezogen werden und ist dadurch später von oben nicht mehr sichtbar.
Um dies zu erreichen, wird der Fadenanfang nach dem Schneiden bisher konventionellerweise durch eine Wischereinrichtung in Richtung der Näherin auf die Stoffdrückereinrichtung gelegt. Würde stattdessen das Fadenende von der Stoffdrückereinrichtung eingeklemmt, so würde die für die Schlingenbildung benötigte Fadenmenge vom Fadenvorrat abgezogen, so daß das eingeklemmte Fadenende sichtbar bleibt .
Dieser Fehler kann nun mit Hilfe des Linearmotors gemäß der vorliegenden Erfindung vermieden werden, ohne daß es einer kostspieligen Wischereinrichtung bedarf. Hierzu ist die Stoffdrückereinrichtung, insbesondere der Stoffdrückerfuß, gemäß einer erfindungswesentlichen Weiterbildung der vorliegenden Betätigungsvorrichtung bei der ersten Stichbildung kraftlos geschaltet, beispielsweise indem die Kraft des mindestens einen Federelements mit der Kraft des Linearmotors kompensiert wird. Wenn nun zu Nähbeginn das Nadelfadenende unter der Stoffdrückereinrichtung liegt, wird das Nadelfadenende von der Stoffdrückereinrichtung nicht mehr festgehalten und kann demzufolge bei der ersten Stichbildung genau so nach unten gezogen werden, als wenn es auf der Stoffdrückereinrichtung liegen würde. Nach der ersten Stichbildung wird der Linearmotor dann in bevorzugter Weise in den normalen Nähbereich umgeschaltet.
Weitere Ausgestaltungen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in der Zeichnung anhand der Figuren 1 bis 8 beschrieben, durch die in exemplarischer Form verschiedene Ausführungsbeispiele der Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht sind.
Es zeigt :
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 ein erstes Ausführungsbeispiel des
Linearmotors aus der Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, im Längsschnitt;
Figur 4 den Linearmotor aus Figur 3, in Aufsicht gemäß der Linie IV - IV in Figur 3 ;
Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des
Linearmotors aus der Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, im Längsschnitt;
Figur 6 eine Schnittdarstellung einer
Kabeldurchführung beim Linearmotor aus Figur 5 ;
Figur 7 ein Diagramm der Größe der tatsächlichen Stichlänge L in Abhängigkeit von der Drehzahl n der Nähmaschine; und Figur 8 ein Diagramm des Motorstroms I in Abhängigkeit vom Drehwinkel φ der Hauptwelle der Nähmaschine.
Identische Bezugszeichen beziehen sich auf gleich oder ähnlich ausgebildete Elemente oder Merkmale in den Figuren 1 bis 8.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung .
Die für eine Nähmaschine (im folgenden umfaßt der Begriff "Nähmaschine" auch Näheinrichtungen, wobei sich die vorliegende Erfindung sowohl auf Näheinrichtungen als auch auf Nähmaschinen bezieht) vorgesehene Betätigungsvorrichtung weist eine Stoffdrückereinrichtung 3 zum Niederhalten des Nähgutes während der Stichbildung und des Nähguttransportes auf. Hierbei drückt der Linearmotor 1 im stromlosen Zustand die Stoffdrückereinrichtung 3 mit einer Kraft gegen eine Stichplatte 4 der Nähmaschine sowie gegen einen StoffSchieber 5, der in der Transportphase mit seinen Zähnen über die Oberseite der Stichplatte 4 hinausragt. Die Stoffdrückereinrichtung 3 weist hierzu eine Stoffdrückerstange 31 und einen Stoffdrückerfuß 32 auf, wobei der StoffSchieber 5 in der in Figur 1 dargestellten angehobenen Stellung an der Unterseite des Stoffdrückerfußes 32 anstößt (vgl. auch Figur 2).
Des weiteren weist die Betätigungsvorrichtung als Stellelement für die Stoffdrückereinrichtung 3 einen Linearmotor 1 auf, dessen Antriebsstange 10 zur Steuerung der Stoffdrückerkraft , die die Stoffdrückereinrichtung 3 auf das Nähgut ausübt, über ein federndes massearmes Kopplungselement 2 mit der Stoffdrückereinrichtung 3 in Verbindung steht. Auf diese Weise wird die Antriebsstange 10 des Linearmotors 1 von der Stoffdrückereinrichtung 3 entkoppelt, so daß die zu bewegenden Massen gering gehalten sind.
Bei diesem Kopplungselement 2 handelt es sich bei dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer Betätigungsvorrichtung um eine Schraubenfeder. Hierdurch ist zwar einerseits die Antriebsstange 10 des Linearmotors 1 von der Stoffdrückereinrichtung 3 entkoppelt, andererseits ist jedoch die erwünschte direkte Verbindung zwischen der Antriebsstange 10 des Linearmotors 1 und der Stoffdrückereinrichtung 3 gewährleistet .
In Figur 1 ist die Antriebsstange 10 über der Stoffdrückereinrichtung 3 angeordnet. Bei einer derartigen Ausgestaltung erfolgt die Kraftübertragung von der Antriebsstange 10 des Linearmotors 1 auf die Stoffdrückereinrichtung 3 auf mechanisch besonders einfache und doch präzise Weise.
In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Betätigungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Dieses zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß das Kopplungselement 2 in Form einer Blattfeder ausgebildet ist. Eine derartige Ausgestaltungsform bietet sich insbesondere dann an, wenn die Antriebsstange 10, beispielsweise aus konstruktiven Gründen, seitlich versetzt zur Stoffdrückereinrichtung 3 angeordnet ist, so wie dies in Figur 2 dargestellt ist.
Figur 3 zeigt im Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel des Linearmotors 1, das der Betätigungsvorrichtung aus Figur 1 oder der Betätigungsvorrichtung aus Figur 2 zugeordnet sein kann; in Figur 4 ist der Linearmotor 1 aus Figur 3 in Aufsicht gemäß der Linie IV - IV in Figur 3 dargestellt .
Die Tatsache, daß der Linearmotor 1 im wesentlichen eisenlos ist, hat den nicht unmaßgeblichen Vorteil, daß auf die beweglichen Teile des Linearmotors 1 keine zusätzlichen magnetischen Kräfte einwirken.
Der Linearmotor 1 weist zwei rechteckförmige Permanentmagnete 11a, 11b auf, mit denen das magnetische Feld erzeugt wird. Das Material der Permanentmagnete 11a, 11b basiert hierbei auf Eisen, Neodym und Bor, da mit diesen Magnetwerkstoffen unter preisgünstigen Bedingungen sehr hohe Energiedichten erzielbar sind. Mit derartigen, sehr hohen Energiedichten kann auch die für die Stoffdrückereinrichtung 3 erforderliche Kraft ohne weiteres in unmittelbarer Weise erzeugt werden.
Der Linearmotor 1 weist ferner unter anderem ein Gehäuse 12, ein Mittelstück 13 und eine Luftstrecke mit der Spule 14 auf. Demzufolge kann der Magnetkreis innerhalb des Linearmotors 1 über das Gehäuse 12 , über das Mittelstück 13 und über die Luftstrecke mit Spule 14 geschlossen werden. In der Spule 14 wird hierbei eine Kraft erzeugt, sobald die Spule 14 von elektrischem Strom durchflössen ist. Diese Kraft ist proportional zur Stromstärke und unabhängig vom Ort der Spule 14, solange sich die Spule 14 im homogenen Teil des Magnetfeldes befindet; die Kraftrichtung ist naturgemäß von der Richtung des Stromflusses abhängig, wobei die Richtung und/oder die Stärke des Stromflusses im Linearmotor 1 durch einen (in der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht abgebildeten) Mikroprozessor steuerbar ist.
Wie des weiteren der Darstellung der Figur 3 entnehmbar ist, ist die Antriebsstange 10 über zwei Lagerbuchsen 15a, 15b im Mittelstück 13 geführt. Das Mittelstück 13 weist eine zentral vorgesehene Öffnung 13a auf, in der ein als Gleitstein ausgebildetes Eisenstück 16 geführt ist, das mit der Antriebsstange 10 verbunden ist. Hierbei sind die Öffnung 13a und das Eisenstück 16 rechteckförmig ausgebildet.
Sinn und Zweck dieses Eisenstücks 16 bestehen darin, einerseits die Antriebsstange 10 gegen Verdrehung zu sichern; andererseits soll die Antriebskraft über das Eisenstück 16 auf die Antriebsstange 10 übertragen werden. Dieses Eisenstück 16 ist zur Übertragung der Antriebskraft auf die Antriebsstange 10 über einen Spulenträger 17 mit der Spule 14 verbunden.
Am in den Figuren 3 und 4 linken Ende des Eisenstücks 16 ist ein überstehendes (vgl. Figur 3), eine magnetische Anziehungskraft erzeugendes Teil 16a aus ferromagnetischem Material, vorliegend aus Stahl, angeordnet . Figur 5 zeigt im Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel des Linearmotors 1, das der Betätigungsvorrichtung aus Figur 1 oder der Betätigungsvorrichtung aus Figur 2 zugeordnet sein kann; in Figur 6 ist eine Schnittdarstellung einer Kabeldurchführung beim Linearmotor aus Figur 5 dargestellt .
Zur Vermeidung überflüssiger Wiederholungen werden nachfolgend nur die Ausgestaltungen und Merkmale erläutert, durch die sich das anhand der Figuren 5 und 6 veranschaulichte zweite Ausführungsbeispiel des Linearmotors 1 vom anhand der Figuren 3 und 4 veranschaulichten ersten Ausführungsbeispiel des Linearmotors 1 unterscheidet.
Das in Figur 5 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel des Linearmotors 1 weist zwei ringförmige, radial magnetisierte und zueinander beabstandete Permanentmagnete 11a, 11b auf, mit denen das magnetische Feld erzeugt wird und deren Lage im Gehäuse des Linearmotors 1 durch Abstandsringe 18a, 18b, 18c vorgegeben ist.
Hierbei unterscheidet sich die Richtung der Magnetisierung der beiden Permanentmagnete: Wenn beispielsweise beim einen ringförmigen Permanentmagnet 11a die Innenfläche magnetisch den Südpol und die Außenfläche magnetisch den Nordpol aufweist, ist die Richtung der Magnetisierung beim anderen ringförmigen Permanentmagnet 11b umgekehrt.
Hierdurch wird erreicht, daß der magnetische Rückschluß nur die Hälfte des Hauptfeldes führen muß. Aufgrund dieser magnetischen Anordnung wird die Spule 14 in zwei gegensinnig gewickelte Teilspulen 14a und 14b unterteilt, wobei die Gesamtinduktivität der Spule 14 durch diese Art der Wicklung wesentlich kleiner als die Induktivität einer Teilspule 14a, 14b ist, so daß der Linearmotor 1 sehr schnell steuerbar ist .
Die Teilspulen 14a, 14b sind auf einen Spulenträger 17 aus nicht magnetischem Material gewickelt. Dieser Spulenträger 17 ist mit Hilfe eines Stiftes 26 fest mit der Antriebsstange 10 verbunden. Um die Trägheitsmasse des Linearmotors 1 gering zu halten, ist die Antriebsstange 10 hohl ausgebildet. Die Spule 14 mit dem Spulenträger 17 ist der bewegliche Teil des Linearmotors 1, wobei die Stromzuführung zur beweglichen Spule 14 erfindungsgemäß entsprechend Figur 6 gelöst ist, die eine Schnittdarstellung einer Kabeldurchführung beim Linearmotor 1 aus Figur 5 veranschaulicht :
Eine elektrische, beispielsweise zweiadrige Anschlußleitung 21 für die Spule 14 wird durch eine Aussparung 13b des Mittelstücks 13 und durch die hohle Antriebsstange 10 nach außen geführt. Da der Spulenträger 17 mit Hilfe des Stiftes 26 fest mit der Antriebsstange 10 verbunden ist, wirken bei der Bewegung der Spule 14 auf die elektrische Anschlußleitung 21 keine Zugkräfte ein. Das Ende der Anschlußleitung 21 ist mit einem Stecker 20 verbunden, der zugleich die Zugentlastung des Gegensteckers beinhaltet .
Dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Linearmotors 1 und dem in den Figuren 5 und 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Linearmotors 1 ist gemeinsam, daß die Antriebsstange 10 über zwei Lagerbuchsen 15a, 15b im Mittelstück 13 geführt. Das Mittelstück 13 weist eine zentral vorgesehene Öffnung 13a auf, in der ein Stift 26 aus Stahl geführt ist, der mit der Antriebsstange 10 verbunden ist. Hierbei ist die Öffnung 13a als Langloch und der Stift 26 rund ausgebildet .
Sinn und Zweck dieses Stifts 26 bestehen - ebenso wie in bezug auf das Eisenstück 16 gemäß dem in den Figuren 3 und 4 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel des Linearmotors 1 - darin, einerseits die Antriebsstange 10 gegen Verdrehung zu sichern; andererseits soll die Antriebskraft über den Stift 26 auf die Antriebsstange 10 übertragen werden.
Die vorgenannten Eigenschaften und Merkmale sind für einen Stoffdrückerantrieb in überzeugender Weise geeignet, da hierdurch die Stoffdrückerkraft in Abhängigkeit von der Drehzahl n der Nähmaschine verstellbar ist. Die erforderliche Andruckkraft für die Stoffdrückereinrichtung 3 ist jedoch relativ hoch, so daß ein Direktantrieb, wie er bei der veranschaulichten Ausfuhrungsform vorliegt, größere Dimensionen des Linearmotors 1 bedingen würde.
Um jedoch eine kompakte Bauweise des Linearmotors 1 zu gewährleisten, ist die Antriebsstange 10 beim anhand der Figuren 3 und 4 veranschaulichten ersten Ausführungsbeispiel des Linearmotors 1 durch zwei Federelemente 19a, 19b vorgespannt, die an beiden Seiten des Mittelstücks 13 angeordnet sind, um eine zusätzliche Momentenerzeugung auf zuverlässige Weise zu verhindern; beim anhand der Figuren 5 und 6 veranschaulichten zweiten Ausführungsbeispiel des Linearmotors 1 ist die Antriebsstange 10 durch ein Federelement 19 vorgespannt.
Hierbei drückt der Linearmotor 1 im stromlosen Zustand die Stof drückereinrichtung 3 mittels der Federelemente 19a, 19b (vgl. die Figuren 3 und 4) bzw. mittels des Federelements 19 (vgl. Figur 5) mit einer Kraft gegen die Stichplatte 4 (vgl . Figuren 1 und 2) der Nähmaschine, die in etwa ein Drittel der maximalen Kraft der Stoffdrückereinrichtung 3 beträgt . Bei langsamen Nähgeschwindigkeiten wird mit dieser Andruckkraft der Federelemente 19a, 19b (vgl. die Figuren 3 und 4) bzw. des Federelements 19 (vgl. Figur 5) genäht, wobei diese Andruckkraft erforderlichenfalls noch verringerbar ist, indem ein entsprechender Strom in negativer Richtung durch den Linearmotor 1 geschickt wird.
Der Stromfluß durch den Linearmotor 1 in negativer Richtung ist hierbei so bemeßbar, daß die Kraft der Federelemente 19a, 19b (vgl. die Figuren 3 und 4) bzw. des Federelements 19 (vgl. Figur 5) kompensiert wird und die Stoffdrückerkraft mithin verschwindet. Ein derartiges Kraftlosschalten der Stoffdrückereinrichtung 3 hat für die Nähtechnik insbesondere dann Bedeutung, wenn die Naht winklig verläuft. Im Eckpunkt der Naht stoppt die Nähmaschine in der Position, in der die Nadel unten ist.
Die Stoffdrückereinrichtung 3 wird dann kraftlos geschaltet, damit das Nähgut in komfortabler Weise in die gewünschte Richtung gedreht werden kann. Dieses Kraftlosschalten der Stoffdrückereinrichtung 3 kann entweder programmgesteuert oder tastengesteuert erfolgen.
Der bekannte Transportmechanismus der Nähmaschine drückt bei einer bekannten Winkelstellung der Hauptwelle der Nähmaschine mit dem StoffSchieber 5 den Stoffdrückerfuß 32 um die Wegstrecke Δs (vgl. die Figuren 1, 2 und 8) nach oben, wobei die Zähne des StoffSchiebers 5 das Nähgut erfassen. Danach erfolgt in Abhängigkeit von der eingestellten Stichlänge eine lineare Bewegung in Transportrichtung. Anschließend wird der StoffSchieber 5 abgesenkt.
Wenn mittels des Linearmotors 1 mit konstanter Kraft auf den Stoffdrückerfuß 32 gedrückt wird, macht die Antriebsstange 10 des Linearmotors 1 bei langsamen Drehzahlen n der Nähmaschine die Bewegung des Stoffdrückerfußes 32 mit. Dies bedeutet, daß, wenn der Stoffdrückerfuß 32 um die Wegstrecke Δs nach oben geht, sich auch die Antriebsstange 10 um die gleiche Wegstrecke Δs nach oben bewegt, weil die Zeit der Transportphase lang genug ist. Dabei bleibt die tatsächliche Stichlänge L in einem unteren Drehzahlbereich von ng bis nι_ der Nähmaschine konstant (vgl. Figur 7, in der ein Diagramm der Größe der tatsächlichen Stichlänge L in Abhängigkeit von der Drehzahl n der Nähmaschine gezeigt ist) . Die Auf- und Abbewegung der Antriebsstange 10 verursacht hierbei Vibrationen und Geräusche.
Wenn die Drehzahl n der Nähmaschine höher wird, wird die Beschleunigung nach oben größer und die Zeit des Transports kürzer. Dies verursacht ein weiteres Problem dergestalt, daß das aus dem Kopplungselement 2 und der Masse der Antriebsstange 10 gebildete Feder-Masse-System bewirkt, daß in einem mittleren Drehzahlbereich von nτ_ bis n2 der Nähmaschine (vgl. Figur 7) die Druckkraft auf den Stoffdrückerfuß 32 kleiner wird, wobei sich der Stoffdrückerfuß 32 unter Umständen für kurze Zeit sogar vom Nähgut abheben kann; durch die verminderte Druckkraft auf den Stoffdrückerfuß 32 verringert sich im mittleren Drehzahlbereich von nι_ bis Ώ.2 der Nähmaschine die tatsächliche Stichlänge L (vgl. Figur 7) .
Wenn die Drehzahl n der Nähmaschine weiter erhöht wird, kann sich die Antriebsstange 10 des Linearmotors 1 aufgrund ihrer Massenträgheit ab einer bestimmten Drehzahl nicht mehr bewegen, und die tatsächliche Stichlänge L wird wieder länger. Dies entspricht dem Kurvenverlauf im Drehzahlbereich von τ\2 bis n3 der Nähmaschine (vgl. Figur 7) .
Bei noch höheren Drehzahlen n > n3 der Nähmaschine tritt das aus dem Kopplungselement 2 und der Masse der Stoffdrückereinrichtung 3 gebildete Feder-Masse-System mit der Folge in Erscheinung, daß die tatsächliche Stichlänge L wieder kürzer wird (vgl . Figur 7) .
Um die Vibrationen im unteren Drehzahlbereich n < nι_ der Nähmaschine zu vermeiden und um im mittleren Drehzahlbereich von nτ_ bis n3 der Nähmaschine eine konstante tatsächliche Stichlänge L zu erzielen, wird die Kraft des Linearmotors 1 erfindungsgemäß mit dem Winkel der Hauptwelle der Nähmaschine in der Weise gesteuert, daß der Linearmotor 1 in der Transportphase des StoffSchiebers 5 eine Gegenkraft aufbringt, die der Federkraft F = C'Δs gleich ist. Wenn der StoffSchieber 5 den Stoffdrückerfuß 32 um die Wegstrecke Δs (vgl. die Figuren 1, 2 und 8) nach oben drückt, erzeugt die Wegänderung über das Kopplungselement 2 mit der Federkonstanten C eine Krafteinwirkung auf die Antriebsstange 10. Wenn der Linearmotor 1 dieser Kraft mit der gleichen Kraft entgegenwirkt, bleibt die Antriebsstange 10 in ihrer Ruhelage stehen.
Der gegensinnige Wickelsinn der Teilspulen 14a, 14b (vgl. Figur 5) gewährleistet eine kleine elektrische Zeitkonstante des Linearmotors 1, so daß die vorbeschriebene winke1synchrone Ansteuerung der Motorkraft möglich wird. Außerhalb der Transportphase wird der Motorstrom abgesenkt (vgl. Figur 8, in der ein Diagramm des Motorstroms I in Abhängigkeit vom Drehwinkel φ der Hauptwelle der Nähmaschine gezeigt ist) , wodurch zugleich die Erwärmung der Teilspulen 14a, 14b (vgl. Figur 5) gering gehalten wird.
Um die Änderung der tatsächlichen Stichlänge L bei hohen Drehzahlen n > n3 der Nähmaschine (vgl . Figur 7) zu verhindern, muß die Vorspannung des Kopplungselements 2 erhöht werden. Dies wird mittels einer konstanten Kraftkomponente des Linearmotors 1 durch einen drehzahlabhängig veränderbaren Gleichstromanteil IQ erreicht (vgl. Figur 8). Diese Kraft erhöht sich mit der Drehzahl n der Nähmaschine, wobei die Abhängigkeit der Stromänderung Δl von der Drehzahl n durch den Aufbau der Nähmaschine bestimmt ist; aus diesem Grunde wird diese funktioneile Abhängigkeit einmal ermittelt und abgespeichert.
Bis zu mittleren Drehzahlen n < n3 der Nähmaschine, bei denen die elektrische Zeitkonstante des Linearmotors 1 vernachlässigbar bleibt, funktioniert die vorstehend beschriebene Methode mit dem Aufbringen der Gegenkraft recht gut, was auch aus der Darstellung der Figur 7 hervorgeht:
Während Lι_ die Kurve der tatsächlichen Stichlänge L ohne steuerungsmäßige Korrekturen zeigt, zeigt L2 die Kurve der tatsächlichen Stichlänge L, bei der die "Delle", das heißt das vorübergehende Absinken der tatsächlichen Stichlänge L im mittleren Drehzahlbereich von nτ_ bis n3 der Nähmaschine durch Aufbringen der vorstehend erläuterten Gegenkraft beseitigt ist und bei der durch den Gleichstromanteil Ig (vgl. Figur 8) der Abfall der Kurve der tatsächlichen Stichlänge L "nach rechts", das heißt in einen höheren Drehzahlbereich n > n3 der Nähmaschine verschoben ist; bei der Kurve L3 ist durch einen erhöhten Gleichstromanteil Ig der Abfall der Kurve der tatsächlichen Stichlänge L im Vergleich zur Kurve L2 noch weiter "nach rechts", das heißt in einen noch höheren Drehzahlbereich n > n3 der Nähmaschine verschoben.
Bei hohen Drehzahlen n > n3 der Nähmaschine macht sich die elektrische Zeitkonstante des Linearmotors 1 beim Stromaufbau nachteilig bemerkbar. Die Zeit, in der der StoffSchieber 5 den Stoffdrückerfuß 32 nach oben bewegt, wird bei diesen hohen Drehzahlen n > n3 der Nähmaschine kürzer als die Zeit für den Stromanstieg im Linearmotor 1.
Um den Einfluß der elektrischen Zeitkonstante des Linearmotors 1 zu eliminieren, wird bei hohen Drehzahlen n > n3 der Nähmaschine der Einschaltwinkel φ des Stroms drehzahlabhängig um Δφ vorverlegt (vgl. Figur 8) . Hierdurch ist sichergestellt, daß der Linearmotor 1 beim Bewegungsbeginn des Stoffdrückerfußes 32 die erforderliche Gegenkraft erreichen kann.
Die vorstehend erläuterten Möglichkeiten, die Kraft des Linearmotors 1 als Funktion der Winkelstellung der Hauptwelle der Nähmaschine oder auch zeitabhängig ändern zu können, lassen sich dazu nutzen, die sogenannte Wischerfunktion auch mit einem linearmotorbetriebenen Stoffdrückerfuß 32 zu erfüllen. Beim Nähanfang muß das freie Ende des Nadelfadens frei liegen. Nur dann kann das Fadenende bei der Schlingenbildung in das Nähgut gezogen werden und ist dadurch später von oben nicht mehr sichtbar.
Um dies zu erreichen, wird der Fadenanfang nach dem Schneiden bisher konventionellerweise durch eine Wischereinrichtung in Richtung der Näherin auf den Stoffdrückerfuß gelegt. Würde stattdessen das Fadenende vom Stoffdrückerfuß 32 eingeklemmt, so würde die für die Schlingenbildung benötigte Fadenmenge vom Fadenvorrat abgezogen, so daß das eingeklemmte Fadenende sichtbar bleibt .
Dieser Fehler kann nun mit Hilfe des Linearmotors 1 vermieden werden, ohne daß es einer kostspieligen Wischereinrichtung bedarf. Hierzu wird beim ersten Stich der Stoffdrückerfuß 32 kraftlos geschaltet, indem die Kraft der Federelemente 19a, 19b (vgl. die Figuren 3 und 4) bzw. des Federelements 19 (vgl. Figur 5) mit der Kraft des Linearmotors 1 kompensiert wird. Wenn nun zu Nähbeginn das Nadelfadenende unter dem Stoffdrückerfuß 32 liegt, wird das Nadelfadenende vom Stoffdrückerfuß 32 nicht mehr festgehalten und kann demzufolge bei der ersten Stichbildung genau so nach unten gezogen werden, als wenn es auf dem Stoffdrückerfuß 32 liegen würde. Nach der ersten Stichbildung wird der Linearmotor 1 dann in den normalen Nähbereich umgeschaltet.
Wenn die Stoffdrückereinrichtung 3 angehoben wird, muß der Linearmotor 1 die Vorspannkraft der Federelemente 19a, 19b (vgl. die Figuren 3 und 4) bzw. des Federelements 19 (vgl. Figur 5) überwinden, durch die die Antriebsstange 10 vorgespannt ist. Bei einer Aufwärtsbewegung der Stoffdrückereinrichtung 3 werden diese Federelemente 19a, 19b bzw. wird dieses Federelement 19 gespannt, so daß die Vorspannkraft mit dem Anheben der Stoffdrückereinrichtung 3 größer wird. Wenn die Stoffdrückereinrichtung 3 ihre obere Position erreicht hat und in dieser oberen Position für einige Zeit gehalten werden soll, hat der Linearmotor 1 zumindest eine der Federkraft äquivalente Kraft aufzubringen.
Hierzu wird zunächst mit dem maximalen Strom die Stoffdrückereinrichtung 3 angehoben und dann der Strom soweit abgesenkt, daß die Stoffdrückereinrichtung 3 in ihrer oberen Position gehalten wird.
Hierbei kann beim in den Figuren 3 und 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Linearmotors 1 dieser Haltestrom wesentlich reduziert werden, indem am oberen Punkt der vorstehend bereits dargelegte Selbsthaltemechanismus in Form des überstehenden, eine magnetische Anziehungskraft erzeugenden Teils 16a aus ferromagnetischem Material vorgesehen ist. Wenn die Stoffdrückereinrichtung 3 abgesenkt ist, zeigt dieses überstehende Teil 16a keine Wirkung. Wenn sich die Stoffdrückereinrichtung 3 jedoch ihrer oberen Endposition nähert, kommt das überstehende Teil 16a in den Wirkungsbereich der Permanentmagnete 11a, 11b. Ein Teil der magnetischen Feldlinien verläuft dann über das überstehende Teil 16a, so daß eine Anziehungskraft in Richtung der Permanentmagnete 11a, 11b entsteht; mithin ist die Richtung dieser Anziehungskraft in entgegengesetzter Richtung zur Kraft der Vorspannung durch die Federelemente 19a, 19b (vgl. die Figuren 3 und 4) .
Die Größe der Anziehungskraft hängt vom mechanischen Aufbau ab. Die maximale Anziehungskraft tritt hierbei dann auf, wenn sich das überstehende, die magnetische Anziehungskraft erzeugende Teil 16a in der obersten Position der Stoffdrückereinrichtung 3 am Rande des homogenen magnetischen Feldes befindet. Die Dimensionierung dieser Einheit sollte hierbei so gewählt sein, daß sich die magnetische Anziehungskraft und die Kraft der Vorspannung durch die Federelemente 19a, 19b (vgl. die Figuren 3 und 4) nahezu aufheben.
Wenn die Stoffdrückereinrichtung 3 abgesenkt werden soll, wird der Linearmotor 1 mit dem maximalen Strom in der Weise versorgt, daß die Antriebsstange 10 des Linearmotors 1 eine Kraftrichtung nach unten erfährt. Dadurch wird die Antriebsstange 10 unter Einwirkung der Kraft des Linearmotors 1 und der Kraft der Vorspannung durch die Federelemente 19a, 19b (vgl. die Figuren 3 und 4) bzw. durch das Federelement 19 (vgl. Figur 5) stark nach unten hin beschleunigt, was einen unerwünscht starken Schlag des Stoffdrückerfußes auf die Stichplatte 4 (vgl. Figuren 1 und 2) zur Folge hätte. Um ein derartiges Anschlagen zu verhindern und damit verbunden eine Geräuschminderung zu erzielen, ist kurz vor Erreichen der angehobenen Stellung bzw. kurz vor Erreichen der abgesenkten Stellung jeweils eine Umkehr der Stromrichtung im Linearmotor 1 vorgesehen, das heißt der Stromfluß des Linearmotors 1 wird zeitgesteuert kurz vor Erreichen der unteren Position für eine bestimmte Zeit in die entgegengesetzte Richtung geschaltet und damit die Stoffdrückereinrichtung 3 gebremst. Der Zeitpunkt der Umkehrung der Richtung des Stromflusses und die Dauer der Bremsphase ist hierbei an die mechanischen Gegebenheiten anzupassen.
Die im wesentlichen gleiche Vorgehensweise wird in analoger Form auch beim Anheben der Stoffdrückereinrichtung 3 eingesetzt, um ein weiches Anschlagen in der angehobenen Stellung zu ermöglichen.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Für eine Näheinrichtung bzw. Nähmaschine vorgesehene Betätigungsvorrichtung, aufweisend eine Stoffdrückereinrichtung (3) zum Niederhalten des Nähgutes während der Stichbildung und des Nähguttransportes, als Stellelement für die Stoffdrückereinrichtung
(3) mindestens einen Linearmotor (1) , dessen Antriebsstange (10) zur Steuerung der Stoffdrückerkraft , die die Stoffdrückereinrichtung
(3) auf das Nähgut ausübt, mit der Stoffdrückereinrichtung (3) in Verbindung steht,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
daß die Antriebsstange (10) mit der Stoffdrückereinrichtung (3) über mindestens ein federndes massearmes Kopplungselement (2) in Verbindung steht und daß die Stoffdrückereinrichtung (3) durch den Linearmotor (1) zwischen einer angehobenen Stellung und einer abgesenkten Stellung bewegbar ist.
2. Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffdrückereinrichtung (3) programmgesteuert oder tastengesteuert kraftlos schaltbar ist.
3. Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (1) mindestens zwei rechteckförmige oder ringförmige Permanentmagnete (11a, 11b) aufweist und daß der Magnetschluß innerhalb des Linearmotors (1) über ein Gehäuse (12), über ein Mittelstück (13) und über eine Luftstrecke mit Spule (14) erfolgt.
4. Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Permanentmagnete (11a, 11b) zueinander beabstandet angeordnet sind, daß die Magnetisierung des einen ringförmigen Permanentmagneten (11a) entgegen der Magnetisierung des anderen ringförmigen Permanentmagneten (11b) gerichtet ist und daß die Spule (14) in mindestens zwei gegensinnig gewickelte Teilspulen (14a, 14b) unterteilt ist.
5. Betätigungsvorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstange (10) durch mindestens ein Federelement (19) vorgespannt ist.
6. Betätigungsvorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung und/oder die Stärke des Stromflusses im Linearmotor (1) durch mindestens einen Mikroprozessor steuerbar ist, daß die Bewegung der Stoffdrückereinrichtung (3) durch den Linearmotor (1) zeitgesteuert erfolgt und/oder daß die Kraft des Linearmotors (1) mittels der Winkelposition der Hauptwelle der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine steuerbar ist .
7. Betätigungsvorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor Erreichen der angehobenen Stellung bzw. kurz vor Erreichen der abgesenkten Stellung jeweils eine Umkehr der Stromrichtung im Linearmotor (1) vorgesehen ist.
8. Betätigungsvorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (1) in der Transportphase des StoffSchiebers (5) eine Kraft aufbringt, die der über das Kopplungselement (2) auf die Antriebsstange (10) einwirkenden Kraft entgegenwirkt .
9. Betätigungsvorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungselement (2) bei hohen Drehzahlen (n) der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine eine erhöhte Vorspannung aufweist.
10. Betätigungsvorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromfluß im Linearmotor (1) bei hohen Drehzahlen (n) der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine einen Gleichstromanteil (IQ) aufweist, der zeitabhängig und/oder in Abhängigkeit von der Drehzahl (n) der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine veränderbar ist.
11. Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die funktioneile Abhängigkeit des Stromflusses von der Drehzahl (n) der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine nach erstmaliger Ermittlung in der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine speicherbar ist.
12. Betätigungsvorrichtung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschaltpunkt des Stromflusses bei hohen Drehzahlen (n) der Näheinrichtung bzw. Nähmaschine um ein Winkelmaß (Δφ) vorverlegbar ist.
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