-
Antriebsvorrichtung für den Nadelstangenrahmen
-
oder den Stoffschieberträger einer Nähmaschine Zur Erzeugung der
oszillierenden Bewegung mit zwischen den einzelnen Bewegungsabschnitten liegenden
Stillstandphasen, insbesondere für den Antrieb des Nadelstangenrahmens, beim Zickzack-Nähen
oder des Stoffschieberträgers einer Nähmaschine sind verschiedene Getriebe bekannt.
Einerseits werden unrunde Nockenscheiben oder sogenannte Dreieckexzenter (Gleichdick)
mit form- oder kraftschlüssigem Abgriff verwendet (GB-PS 1 164 906). Es sind auch
ähnliche Getriebe mit Mehrfachexzenter bekannt (US-PS 4 085 690). Die Abtriebsglieder
derartiger Drei- und Mehrfachexzenter haben einen sehr ungleichförmigen Verlauf
der Winkelgeschwindigkeits- und Beschleunigungskurven, woraus ein unstetiger Verlauf
der Massenkräfte resultiert, was besonders bei schnellaufenden Antrieben zu Vibrationen,
starken Geräuschen und hohem Verschleiss führt. Schwierigkeiten bietet auch die
spielfreie Herstellung derartiger Getriebe.
-
Es ist ferner bekannt, sinusförmige Bewegungen unterschiedlicher Frequenz
und Amplitude zu erzeugen und zu überlagern, um einen angenähert trapezförmigen
Bewegungsablauf zu erzielen.
-
Insbesondere wird hierbei eine sinusförmige Grundbewegung grösserer
Amplitude mit einer sinusförmigen Oberbewegung dreifacher Frequenz und geringerer
Amplitude überlagert (US-PS 2,310,176). Bei dieser bekannten Ausführung sind die
Exzenter zur Erzeugung der zu überlagernden sinusförmigen Bewegungen auf parallelen
Wellen angeordnet, welche im Drehzahlverhältnis von 1:3 angetrieben werden, und
die sinusförmigen Bewegungen werden mittels eines besonderen Hebelsystems überlagert.
Dieser Mechanismus ist aufwendig und beansprucht so viel Raum, dass er teils sogar
ausserhalb des Nähmaschinengehäuses angeordnet werden muss. Damit werden die Vorteile,
die sich aus der Ueberlagerung von Sinusbewegungen unterschiedlicher Frequenz und
Amplitude ergeben, nämlich geringe Beschleunigungen und Massenkräfte bei entsprechend
geringer Abnützung, geringe Vibrationen und Geräuschentwicklung und somit die Möglichkeit
hoher
Stich frequenzen weitgehend durch konstruktive Nachteile aufgehoben.
-
Es ist das Ziel vorliegender Erfindung, eine einfachere, wenig Raum
beanspruchende Lösung vorzusehen. Die erfindungsgemässe Antriebsvorrichtung ist
dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Exzenter an einer Welle angebracht ist,
dass ein Exzenterring direkt auf dem ersten Exzenter gelagert ist und in Antriebsverbindung
mit einem zugeordneten Ahtriebsorgan steht, und dass der Exzenterring von einem
Abtriebsring umgeben ist, der über geeignete Verbindungsmittel mit dem Nadelstangenrahmen
oder mit dem Stoffschieberträger gekuppelt ist.
-
Es wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert,
dass sich damit ein besonders einfacher, kompakter Aufbau erzielen lässt.
-
Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht des Getriebes, teilweise
im Schnitt, Fig. 2 ist eine Stirnansicht der Exzenter, Fig. 3 zeigt den Verlauf
der Grundbewegung, der Oberbewegung und der überlagerten Antriebsbewegung und Fig.
4 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Charakteristiken der Antriebsbewegung.
-
Fig. 1 zeigt die Hauptwelle 1 der Nähmaschine und es wird angenommen,
ihre Drehzahl betrage n I 1. Auf der Hauptwelle 1 sitzen Zahnräder 2 und 3, die
je mit einem Zahnrad 4 bzw.
-
5 kämmen. Das Zahnrad 4 sitzt fest auf einer Exzenterwelle 6, die
einteilig mit einem inneren Exzenter 7 ausgebildet ist.
-
Das Zahnrad 5 ist drehbar auf der Exzenterwelle 6 angeordnet
und
ist an einem axialen Fortsatz mit einer diametralen Nut 8 versehen. In diese diametrale
Nut 8 ragt ein Mitnehmerstift 9, der in einen Exzenterring 10 eingelassen ist, welcher
frei drehbar auf dem Exzenter 7 sitzt. Auf dem Exzenterring 10 ist frei drehbar
ein Abtriebsring 11 gelagert, welcher mit einer Pleuelstange 12 schwenkbar verbunden
ist. Die Pleuelstange 12 ist schwenkbar mit einem Schwinghebei 13 gekuppelt, der
auf einer Schwingwelle 14 befestigt ist. Von der Schwingwelle 14 wird die später
beschriebene Hin- und Herbewegung in an sich bekannter Weise auf den Nadelstangenrahmen
oder den Stoffschieberträger der Nähmaschine übertragen. Diese Uebertragung und
die Regelung der Uebertragungsamplitude ist an sich bekannt und stellt nicht Gegenstand
der vorliegenden Erfindung dar.
-
Das Uebersetzungsverhältnis der Zahnräder 2 und 4 beträgt 1:0,5, sodass
die Exzenterwelle 6 und der Exzenter 7 mit einer Drehzahl n7 = 0,5 bezogen auf die
Drehzahl der Hauptwelle n1 = 1 angetrieben wird. Das Uebersetzungsverhältnis der
Zahnräder 3 und 5 beträgt 1:1,5, sodass das Zahnrad 5 bzw. der Exzenterring 10 mit
einer Drehzahl von n10 = 1,5 bezogen auf die Drehzahl der Hauptwelle 1 angetrieben
wird.
-
Der Exzenterring 10 dreht also dreimal schneller als der Exzenter
7. Dagegen ist die Exzentrizität des Exzenters 7 ungefähr sechsmal grösser als die
Exzentrizität des Exzenterringes 10.
-
Im Betriebe überlagern sich die durch den Exzenter 7 und den Exzenterring
10 erzeugten sinusförmigen Bewegungen und werden auf den Abtriebsring 11 und von
dort als Schwingbewegung auf die Schwingwelle 14 übertragen. Fig. 3 zeigt den Verlauf
und die Amplitude dieser Bewegungen. Die durch den Exzenter 7 erzeugte Grundbewegung
ist in Fig. 3 oben dargestellt und mit S7 bezeichnet. Der Exzenterring 10 erzeugt
an sich die sinusförmige Bewegung S10, die in Fig. 3 in der Mitte dargestellt ist.
Auf den Abtriebsring 11 wird die Summe der beiden Bewegungen übertragen, welche
in Fig. 3 unten als S1l = S7 + S10 beträgt. Im Bereiche der Bewegungskurve S11 ist
auch die sinusförmige Nadelbewegung in einer strichpunktierten Linie SN
dargestellt.
Man sieht, dass sich bei der Ueberlagerung der Bewegungen eine resultierende Bewegung
ergibt, die beim Einstechen der Nadel, d.h. bei den unteren Extremstellen der Kurve
SN praktisch Stillstand aufweist. Die Grundfrequenz dieser Bewegung beträgt die
Hälfte der Stichfrequenz und sie entsteht aus der Ueberlagerung der Grundbewegung
S7 mit der dritten harmonischen Oberbewegung S10, wobei sich die Amplituden wie
etwa 6:1 verhalten. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass in Fig. 3
alle Bewegungskomponenten und Bewegungen auf den Drehwinkel . der Schwingwelle 14
bezogen sind und dass auf der Abszisse die Winkelstellung der Exzenterwelle 6 aufgetragen
ist.
-
Fig. 4 ist ein Diagramm, in welchem entsprechende Grössen gleich bezeichnet
sind wie in Fig. 3. Es zeigt die Analyse der erzielten, überlagerten Bewegung, wobei
wiederum die Winkelstellung der Schwingwelle 14 mit . bezeichnet ist. Es sind ausserdem
die erste und zweite Ableitung .' und .
-
angegeben, also die Winkelgeschwindigkeit und die Winkelbeschleunigungund
zwar für eine Drehzahl n - 5'000. Aus den Kurven ist ersichtlich, dass weder die
Winkelgeschwindigkeit noch insbesondere die Winkelbeschleunigung extrem hohe Werte
erreichen oder die Winkelgeschwindigkeit gar Unstetigkeiten aufweist,, womit sich
die oben bereits erwähnten günstigen Eigenschaften, d.h. ruhiger Lauf bei hohen
Drehzahlen, geringe Massenkräfte und geringe Abnützung ergeben. Die dargestellte
Antriebsvorrichtung ist sehr einfach im Aufbau, da es genügt, eine harmonische Oberbewegung
der Grundbewegung zu überlagern. Es könnten allerdings auch mehrere Oberbewegungen
überlagert werden, um den Bewegungsverlauf noch weiter einem Trapez anzunähern.
-
L e e r s e i t e