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Werkzeugantrieb für Schuhwerknähmaschinen. An schnellaufenden Schuhwerknähmaschinen
werden die Werkzeuge wegen des geringen Verschleißes und der Geräuschlosigkeit vorzugsweise
von gleichförmig umlaufenden Kurbeln oder Exzentern angetrieben. Da die Werkzeuge
trotz des gleichförmigen Kurbelantriebs während eines größeren oder kleineren Drehwinkels
in Ruhe bleiben sollen, um andere Werkzeuge allein oder in zeitlicher Folge wirken
zu lassen, bedient man sich erschiedener Mittel, um deren Bewegung zu unterbrechen.
So pflegt man die zu den Werkzeugen führende kinematische Kette mit Spielraumkupplungen
zu versehen oder die zwangläufige Kette Streck- und Totpunktlagen durchlaufen zu
lassen. Diese Mittel widersprechen aber den Anforderungen des Schnellaufs oder ergeben
eine völlige Ruhe nur im Augenblick der Tot- oder Strecklage.
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Ferner handelt es sich vielfach nicht nur darum, einzelne Werkzeuge
während des gleichförmigen Kurbelantriebs oder während eines größeren oder kleineren
Drehwinkel der Kurbel in Ruhe zu halten, sondern ihnen eine ganz bestimmte Bewegung
zu erteilen, die gegenüber den übrigen Werkzeugen eine ganz bestimmte Eigenart aufweist.
So z. B. ist es bei einzelnen Werkzeugen erforderlich, daß sie innerhalb einer Kurbelumdrehung
ihre Bewegung nicht nur einmal, sondern mehrmals umkehren und daß dieses Umkehren
zu ganz bestimmten Zeitpunkten bzw. bei einer ganz bestimmtenKurbelstellung beginnt
und endet, während andere Werkzeuge ihren Gang mehr oder weniger gleichförmig fortsetzen.
Auch diese Bewegungen werden, soweit sie heute überhaupt durch kinematische Ketten
und nicht durch Schubkurventrieb erzeugt werden, fast ausnahmslos durch Benutzung
von Tot- und Strecklagen erzielt.
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Abweichend von diesen bekannten Einrichtungen werden gemäß der Erfindung
die zeitweise Ruhe bzw. die Bewegungsumkehr oder sonstige besondere Eigentümlichkeiten
der Bewegung der Werkzeuge in einer viel vollkommeneren Weise dadurch erreicht,
daß die Werkzeuge mittels Lenker an solchen Punkten einer zwangläufigen kinematischen
Kette angeschlossen sind, die während ihrer Bewegung innerhalb bestimmter Drehwinkel
der die Kette antreibenden Kurbel Punktbahnen von ganz bestimmter Eigenart beschreiben,
derart, daß die von diesen Punkten abgeleitete Bewegung des Werkzeuges den gewünschten
Verlauf annimmt. So z. B. kann der Anschlußpunkt des Lenkers so gewählt werden,
daß er während seiner Bewegung teilweise einen ungefähr kreisförmigen Bogen beschreibt.
Während der Anschlußpunkt idiesen Bogen beschreibt, bleibt das andere das Werkzeug
tragende Gelenk des
Lenkers als Mittelpunkt des Kreisbogens in Ruhe,
so daß auch das Werkzeug keine Be-%vegung ausführt. Die so erzielte Ruhelage kann
von längerer Dauer sein als die durch die Totlage zweier Getriebeglieder verursachte
Ruhelage, sie kann auch plötzlich eintreten und kann ebenso schnell wieder verlassen
werden. Die benutzte;zwangläufige Kette kann gleichzeitig anderen Werkzeugen eine
ununterbrochene Bewegung erteilen, so daß man durch dieselbe kinematische Kette
in bestimmter Folge Werkzeuge mit unterbrochener und solche mit ununterbrochener
Bewegung antreiben kann.
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Man kann jedoch den Anschlußpunkt des Lenkers auf der Kette auch so
wählen, daß seine Punktbahn derart verläuft, daß das zweite Gelenk des Lenkers,
welches an eine an einem festen Gelenk gelagerte Schwinge angeschlossen ist, seine
Bewegung umkehrt, noch bevor der Anschlußpunkt auf der Kette rlie Endlage seiner
Bahn erreicht hat. Die Folge davon ist, daß diese Bewegungsumkehr des zweiten Lenkergelenkes
sich rückwärts vollzieht, wenn der Anschlußpunkt auf der Kette seine Bahn vorwärts
durchläuft. Auf diese Weise lZ-ommt eine doppelte Bewegungsumkehr der von dem Lenker
angetriebenen Schwinge während einer einzigen Kurbelumdrehung zustande, wobei die
Größe und Dauer der umgekehrten Bewegung je nach der Wahl des Anschlußpnnktes auf
der Kette verschieden bemessen werden kann.
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Man erkennt hieraus, daß gemäß der der Erfindung zugrunde liegenden
Einrichtung in der Tat außerordentlich verschiedenartige Bewegungen von einem einzigen
Gliede einer kinematischen Kette hergeleitet werden können, und zwar in einer Weise,
daß man von den verhältnismäßig kurzen Perioden der Streck- und Totlagen in kinematischen
Ketten unabhängig wird. Vielmehr kann man die gewünschte Eigenart der Bewegung in
voller Unabhängigkeit ausschließlich durch die Wahl des Anschlußpunktes und der
Bewegungsbahn dieses Punktes auf jenem einen Kettenglied ausbilden.
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In der praktischen Ausführung des Erfindungsgegenstandes kommt eine
an sich bekannte, auf einer festen Achse gelagerte und von einer gleichförmig umlaufenden
Kurbel bewegte Schwinge zur Verwendung. Diese Schwinge ist jedoch mit einer zweiten
auf einer festen Achse gelagerten Schwinge durch ein Zwischenglied verbunden, das
somit in seiner Bewegung von beiden Schwingen beeinflußt wird. Die verschiedenen
Punkte dieses Zwischengliedes weisen verschiedene Bewegungsbahnen auf, darunter
auch solche, die stellenweise ungefähr kreisbogenförmig sind und auf graphischem
Wege oder durch Versuch festgestellt «-erden können. Der mit Unterbrechung zu bewegende,
auf einer festen Achse drehbare Werkzeugträger wird nun durch einen als Radius des
Kreisbogens anzusehenden Lenker an einem der letztgenannten Punkte angeschlossen.
Während der Anschlußpunkt des Lenkers den ungefähren Kreisbogen beschreibt, bleibt
das im NIittelpunlzt des Bogens liegende Gelenk mit dem Werkzeugträger in Ruhe.
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Unter den Punkten des obengenannten Zwischengliedes sind aber auch
solche, die andere nicht kreisbogenförmige, sondern z. B. ungefähr geradlinig verlaufende
oder nach anderen Kurven gekrümmte Bahnen beschreiben. Wählt man eine dieser Bahnen
aus, die gerade dasjenige Bewegungsgesetz verkörpert, das man für ein bestimmtes
Werkzeug benötigt, so braucht man nur in gleicher `reise wie bei der kreisbogenförmigen
Bahn mit einem Lenker das Z'@Terkzeug anzuschließen, um diesem eine ganz bestimmte,
von vornherein gewollte Bewegung zu erteilen.
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Der Erfindungsgegenstand eignet sich insbesondere als Antrieb der
Nadel und Nadelführung von Schuhwerknähmaschinen, sofern die kreisbogenförmige Bahn
eines Punktes des Zwischengliedes ausgenutzt wird, wodurch das durch den Lenker
angeschlossene Werkzeug während eines bestimmten Drehwinkels der Kurbel in Ruhe
bleibt. Er eignet sich aber auch gleichzeitig zum Antrieb z. B. des Fadenablenkers,
der in seiner einen Endlage eine Bewegungsumkehr von kurzer Dauer erfährt, darauf
in seine Endlage zurückkehrt und nun erst seinen vollen Weg rückwärts macht. Beide
Anwendungsformen sind im folgenden als Beispiele beschrieben und dargestellt.
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In der Zeichnung zeigt Abb. r den Antrieb mit der Nadel und Nadelführung
in rückwärtiger und Abb. a in vorderer Lage.
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Abb. 3 ist ein Schnitt nach der Linie A-B der Abb. r.
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Abb. 4. ist eine Ansicht des Antriebs nach Abb. z von unten gesehen.
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Abb. 5 ist eine Ansicht des Antriebs des Fadenablenkers.
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Abb.6 und 7 zeigen Diagramme der verschiedenen Bewegungsverhältnisse.
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Auf .der Antriebswelle a sitzt ein Exzenter b, das über die Exzenterbrille
c mit dem auf der festen Achse d schwingenden Antriebshebel e bei f gelenkig verbunden
ist. Am vorderen Ende der Schwinge e ist bei V das Zwischenglied g angelenkt, das
andererseits mittels Drehzapfens TI mit dem Nadelträger h verbunden ist. Dieser
schwingt mit seiner Nabe i (Abb. 3) als Achse VII in dem
festen
Maschinengestell k. Die Nadel l ist durch den Klemmbacken m mittels
der Schraube n fest mit dem NTadelträger h verbunden.
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Die Bewegung der Nadelführung r ist von demselben Zwischenglied g,
das zum Antrieb der Nadel dient, abgeleitet. Zu diesem Zwecke ist das Zwischenglied
g mittels des Bolzens VIII des Lenkers o und des Bolzens IX mit dem Schwinghebel
p verbunden. Derselbe schwingt um die Nabe i des Nadelträgers h und weist eine um
den Nadelträger h herumfassende Nase q auf, die in das Knie der winkeligen Nadelführung
r zwecks Mitnahme derselben eingreift. Die Nadelführung r ist durch eine Mutters
fest mit dem sich im Nadelträger h frei bewegenden Bolzen VII verbunden. Die Nadelführung
soll die Nadelspitze möglichst lange abstützen und ein Abweichen von der genauen
Bahn durch Verbiegen verhindern. Die Führung geht deshalb mit der Nadel bis an das
zu vernähende Material heran. und unterbricht daselbst ihre Bewegung, während die
Nadel in das Material eindringt. Beim Übergehen der Werkzeuge aus der Lage nach
Abb. i in diejenige nach Abb. 2 schwingen demnach Nadelträger 1r und Nadelführungshebel
p zunächst gemeinsam aus. Unterwegs hört die Bewegung der Nadelführung auf, und
die Nadel setzt ihre Bewegung allein fort. Das Zwischenglied g wird nämlich in seiner
Bewegung einerseits von dem eine umlaufende Bogenschubkurbel darstellenden Exzentertrieb
und andererseits von der Schwinge h bestimmt. Während das Zwischenglied g beispielsweise
an einem Ende von der Schwinge e abwärts bewegt wird, wird es am anderen Ende von
der Schwinge h gehoben. Die verschiedenen Punkte des Zwischengliedes beschreiben
deshalb verschiedene Bewegungsbahnen, und als Anschlußpunkt für den Lenker o kann
man einen Punkt wählen, der während eines bestimmten Drehwinkels sich auf einer
ungefähr kreisbogenförmigen Bahn befindet. Der Kurbeldrehwinkel, währenddessen die
Ruhelage besteht, kann durch entsprechende Wahl der Lage des genannten Anschlußpunktes
und der Länge der Glieder o, p innerhalb weiter Grenzen verändert werden.
Naturgemäß hängt diese Wahl auch von der Beschaffenheit der dem Zwischenglied vorgeschalteten
zwangläufigen kinematischen Kette ab, die in vorliegendem Falle eine umlaufende
Bogenschubkurbel mit besonders ausgebildeter Schwinge ist. Wesentlich ist, daß die
benachbarten Glieder o, p vorliegendenfalls eine Tot- oder Strecklage nicht
durchlaufen oder sonstwie einnehmen, sondern die Ruhelage des Schwinghebels p nur
dadurch erzielt wird, daß das Glied o zeitweise um seinen Gelenkpunkt am Gliede
p im Kreisbogen ausschwingt. Man erreicht durch dieses Mittel eine vollkommene und
verhältnismäßig lange andauernde Bewegungsunterbrechung.
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Die Bewegungsverhältnisse sind in Abb. 6 in einem Diagramm dargestellt.
Das Gelenk h11I beschreibt beim Übergang des Gelenkes V in die Lage T@" die Kurve
i-2-3. Dabei ist die Wegstrecke 2-3 ungefähr ein Kreisbogen mit dem Mittelpunkt
4, so daß der Nadelführungshebel p in Ruhe bleibt, während das Gelenk hIII auf dem
Bogen 2-3 ausschwingt.
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Natürlich ist es nicht nötig, daß die Schwingen h und p unmittelbar
als Werkzeugträger ausgebildet werden. Vielmehr könnte man, wenn bauliche Rücksichten
dies bedingen sollten, an die Gelenke hl bzw. IX
weitere Getriebeglieder oder
zwangläufige kinematische Ketten anschließen, durch welche die Bewegung der Gelenke
VI und IX
nach anderen Punkten in der Bewegungsebene übertragen wird.
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In Abb. 5 ist der Antrieb des Fadenablenkers dargestellt. Um die Zeichnung
übersichtlicher zu gestalten, ist der gleichzeitige Antrieb der Nadelführung hier
weggelassen. Von der Schwinge e derselben umlaufenden Bogenschubkurbel wird wiederum
das Zwischenglied g mittels des Zapfens h angetrieben, das mit seinem zweiten Ende
vermittels des Zapfens VZ an die Schwinge h angelenkt ist. Letztere ist um die ruhende
Achse VII drehbar gelagert und trägt wiederum den Nadelkopf. Das Zwischenglied g
enthält nun in vorliegendem Falle einen anderen Gelenkpunkt VIII, der als Drehzapfen
ausgebildet ist. An diesem ist wiederum ein Lenker o1 angeschlossen, der eine andere
Länge und Lage hat als der Lenker o der Abb. i. Mittels des Zapfens IX ist der Lenker
o' mit der Schwinge p1 drehbar verbunden, die .ihrerseits auf der ruhenden Achse
X drehbar gelagert ist. Auch die Länge und Lage der Schwinge p1 sowie ihres Lagerzapfens
X weichen von der Schwinge p der Abb. i nach Größe und Lage ab. Die Lage der Achsen
T% 11I, I X und X sowie die Länge des Lenkers o1 und der Schwinge
p1 ergeben numnehr einen wesentlich anderen Bewegungsverlauf für die Schwinge p1,
als dies bei der Schwinge p der ,Abb. i der Fall war. Die Bahn des Punktes VIII
ist nämlich eine solche, daß der Punkt IX, der sich auf einem Kreisbogen um den
Punkt X als Mittelpunkt bewegt, nicht einen einfachen Hin- und Hergang auf diesem
Kreisbogen ausführt, sondern vielmehr, wenn er in seiner tiefsten Lage angekommen
ist, um ein kurzes Wegstück nach oben umkehrt,
dann wiederum um
dieses selbe Wegstück nach unten bis in seine unterste Endlage wandert und nun erst
seinen vollen Weg aufwärts beschreibt. Er führt also in seiner untersten Lage eine
kurze für den Ablenker geeignete Wippbewegung aus, deren Größe und Dauer durch entsprechende
Wahl des Punktes VIII auf dem Zwischenglied g und der Längen der beiden Kettenglieder
o1 und p1 je nach den nähtechnischen Bedingungen der Maschine in engeren oder weiteren
Grenzen nach Belieben abgeändert werden kann.
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Auf der Schwinge p1 ist ein weiteren Zapfen XI vorgesehen,
an welchen ein Lenker t
angeschlossen ist. Dieser ist mit seinem freien Ende
durch den Zapfen XII .mit dem zweiarmigen Hebel u verbunden, der seinerseits auf
dem Zapfen VII gelagert ist. Die Lagerung des Hebels u könnte aber auch ebensogut
auf einem dem Zapfen VII parallelen Zapfen erfolgen. Das untere Ende des zweiarmigen
Hebels u ist als Werkzeug, nämlich als Fadenablenker v, ausgebildet. Aus der Abb.
5 geht hervor, daß in vorliegendem Falle der Fadenablenker v eine im Verhältnis
der in Betracht kommenden Hebellängen verkleinerte und entgegengesetzte Bewegung
ausführt wie der Punkt IX, was den in vorliegendem Falle bestehenden nähtechnischen
Bewegungsbedingungen entspricht.
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Der Fadenablenker hat die Aufgabe, so viel Faden abzulenken, als zur
Schlingenbildung erforderlich ist, um beim Rückgang der Nadel durch das Werkstück
ein Rutschen des Fadens in dem Fadenhaken zu verhindern, und weiter noch, dem Fadeneinleger
den Faden in einer solchen Richtung straff zu halten, daß ein sicheres Einlegen
in den Nadelhaken gewährleistet wird. Sobald der Fadeneinleger seine Bewegung nach
der Nadel hin beginnt, um den Faden in den Nadelhaken einzulegen und ihn um die
Nadel herumzuführen, beginnt auch der Fadenablenker seine Bewegung rückwärts --
entgegen der des Einlegers -, nimmt einen Teil Faden von der Vorratsquelle und bringt
denselben in eine Ebene, die senkrecht zum Nadelhaken zu liegen kommt, wenn derselbe
in seiner vordersten Lage angelangt ist, so daß der Faden beim Umführen um die Nadel
durch den Fadeneinleger in richtiger Höhe der Nadel dargeboten wird. Zu dem Zeitpunkt
also, wo die Nadel ihre vordere Endlage erreicht hat, muß der Fadeneinleger den
Faden bereits in den Nadelhaken eingelegt, der Fadenablenker aber seine hintere
Lage schon erreicht haben und, wie die Ausführung an dieser Maschine zeigt, wieder
ein klein wenig Faden abgegeben haben, der gleich wieder zurückgenommen wird. Durch
diese kleine Bewegung wird das Einlegen des Fadens erleichtert und die Nadel in
senkrechter Richtung zu ihrer Ebene nicht beansprucht. Geht nunmehr die Nadel zurück,
so gibt der Fadeneinleger den Faden an die Nadel langsam ab, so daß derselbe als
Schlingenhälfte von der Größe des Nadelhubes von der Nadel .durch das Werkstück
hindurchgezogen wird und ein Rutschen in denn Nadelhaken nicht erfolgen kann.
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Das Diagramm gemäß Abb. 7 veranschaulicht, wie sich die Bewegungsverhältnisse
bei der Ausführung nach Abb. 5 gestalten, wenn das Gelenk VIII in die Lage VIII'
übergeht. Während das Gelenk VIII sich im Uhrzeigersinne bewegt und das Gelenk
XI im gleichen Sinne mitnimmt, schwingt der Fadenablenker aus der Lage v
in die Lage v' entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne, worauf eine weitere Bewegung
des Gelenkes VIII im Uhrzeigersinne die Rückkehr des Fadenablenkers v gleichfalls
im Uhrzeigersinne verursacht. Auf diese Weise wird eine kleine Wippbewegung des
Ablenkers erzeugt.