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Nähmaschine, bei der die Nadelstange durch eine Solenoidvorrichtung
auf und ab bewegt wird Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Nähmaschine,
bei der die Nadelstange durch eine Solenoidvorrichtung auf und ab bewegt wird.
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Bei einer bekannten elektrischen Nähmaschine erfolgt die Auf- und
Abwärtsbewegung der Nadelstange durch ein einziges, die Nadelstange umgebendes Solenoid.
Durch die Verwendung eines einzigen Solenoids endigen die beschleunigten Hubbewegungen
der Nadelstange mit einem verhältnismäßig starken und dadurch nachteiligen Schlag,
wenn der Anker auf seinen Endanschlag stößt. Bei Verwendung eines einzigen Solenoids
mit einer Hubstufe muß anfangs ein großer Luftspalt vorhanden sein, um den erforderlichen
Anfangszug zu erhalten; daher muß das Solenoid verhältnismäßig schwer und massiv
ausgebildet sein.
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Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt, gemäß welcher
bei einer Nähmaschine mit durch eine Solenoidv orrichtung auf- und abwärts bewegter
Nadelstange das Solenoid mehrere nacheinander einschaltbare Erregerwicklungen aufweist,
so daß die Nadelstange in mehreren Hubstufen schrittweise auf- und abwärts bewegt
wird. Zu diesem Zweck kann die Maschine mittels eines Solenoids angetrieben werden,
das einen beweglichen Kern aus Leichtmetall hat, dem durch die Mehrzahl von Hubstufen
eine geregelte Reihe von Impulsen zwischen seinen äußersten Stellungen erteilt wird.
Vorzugsweise ist das Solenoid an der in Längsrichtung auf und ab gehenden Nadelstange
angebracht,
um alle mechanischen Verbindungen von dem überhängenden Maschinenarm zu beseitigen.
Mittels des Solenoids wird die Nadelstange veranlaßt, in einer Mehrzahl von Stufen
niederzugehen, in ihrer unteren Lage für das Erfassen der Nadelfadenschleife durch
den Greifer stillzustehen und darauf in einer Mehrzahl von Stufen bis zur Grenze
ihres Aufwärtshubes emporzugehen.
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In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar ist Fig. 1 eine Seitenansicht einer Nähmaschine gemäß der
Erfindung, teilweise im Schnitt; Fig. r a ist eine Schnittansicht des die Nadelstange
antreibenden Solenoids der Fig. i, wobei sich der Kern oder Anker in einer Lage
zwischen seinen äußersten Stellungen befindet; Fig. 2 ist eine Unteransicht der
Maschine; Fig. 3 ist eine Stirnansicht des Maschinenarmkopfes, welcher die Nadelstange
und deren antreibendes Solenoid trägt; Fig.4 ist eine Draufsicht auf den Endteil
der unterhalb der Nadelstange liegenden Maschinengrundplatte; Fig. 5 ist ein Schnitt
nach der Linie 5-5 der Fig. 2; Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig.
2 ; Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 2; Fig.8 ist ein senkrechter
Schnitt durch den Maschinenfuß in der Längsrichtung der Achse des Greifers nach
der Linie 8-8 der Fig. 4; Fig. g ist ein Diagramm und veranschaulicht die Bewegungen
der Nadelstange und des Greifers über einen vollständigen Stichbildungskreislauf;
Fig. io ist eine schematische Darstellung des Stromkreises, der die einzelnen Abschnitte
oder Erregerspulen des Solenoids und dessen Steuerschalter enthält; Fig. ii ist
eine Abwicklung des Steuerzylinders, welcher die das Solenoid steuernden Schalter
betätigt: Das Rahmengestell der Maschine weist den flachen, rechteckigen Fuß i auf,
von dessen einem Ende der Ständer 2 des überhängenden Maschinenarmes 3 emporragt,
der in den Kopf 4 ausläuft, welcher das dreispulige Solenoid s für den Antrieb der
Nadelstange 5 und Nadel 6 trägt.
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Das Solenoid s weist ein inneres Messingrohr 7 auf, auf.dem Stahlscheiben
8, g, io, ii fest aufgepreßt sind, welche im gleichen Abstand voneinander durch
dazwischenliegende, aus Bakelit bestehende Isoliermuffen 12 gehalten werden, umAufwickelräume
für die Magnetdrahtspulen 13, 14, 15 vorzusehen, die alle vorzugsweise in derselben
Richtung gewickelt sind, so daß sie dieselbe Polarität haben. Nachdem die Magnetdrahtspulen
zwischen den in gleichen Abständen liegenden Scheiben 8, g, 1o,11 gewickelt worden
sind, wird eine zylindrische Stahlhülse 16 auf die Umfangskanten der Scheiben fest
aufgepreßt. Endkappen 17, i8 aus nicht magnetischem Material, wie beispielsweise
Aluminium, sind an den Enden der Hülse 16 angebracht und werden durch Schrauben
ig festgehalten, welche in die obere und untere Scheibe 8 und ii eintreten. Dieses
vollständige einheitliche Solenoidaggregat s wird auf einem Sitz 2o in dem Kopf
4 angebracht und auf diesem Sitz durch Schrauben 21 befestigt, so daß es starr mit
.dem Kopf 4 und dem Maschinenarm 3 verbunden ist. Die obere Endkappe 17 ist mit
einer oberen Lagerbuchse 22 für die Nadelstange 5 versehen, während das Bodenlager
23 für diese Stange in dem unteren Ende des Kopfes 4 angebracht ist. Die am Boden
befindliche Endkappe 18 des Solenoids s ist mit einer für den Durchgang der Nadelstange
dienenden Öffnung 24 versehen.
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Auf der Nadelstange 5 ist innerhalb des Rohres 7 ein verhältnismäßig
kurzer, aus Stahl bestehender Kernzylinder oder Anker 25 von leichtem Gewicht befestigt.
Der Anker 25 hat eine Länge, um annähernd von der Ebene der Bodenfläche der Solenoidscheibe
8 bis zu der durch die Oberfläche der Solenoidscheibe io hindurchgehenden Ebene
zu reichen, wie dies in Fig. i a gezeigt ist. Wenn eine der Magnetspulen durch Gleichstrom
erregt wird, so werden die unmittelbar neben dieser erregten Spule liegenden Stahlscheiben
magnetisiert und stellen ringförmige Magnetpole von entgegengesetzter Polarität
an ihren zentralen Öffnungen dar. Diese Pole werden den Anker 25 in eine Lage ziehen,
in der der Spalt zwischen diesen Polen überbrückt wird (Fig. i). Wenn zwei danebenliegende
Magnetwicklungen gleichzeitig erregt werden, so stellen die unmittelbar über der
oberen Wicklung befindliche Stahlscheibe sowie die Stahlscheibe unmittelbar unter
der unteren der beiden erregten Wicklungen ringförmige Magnetpole von entgegengesetzter
Polarität dar. Die dazwischenliegende Stahlscheibe wird keine Polarität haben, und
der Anker 25 wird seine Lage um eine Stufe oder einen Schritt verschieben, wie beispielsweise
von der in Fig. i dargestellten Lage in die Stellung der Fig. i a, so daß er den
Spalt zwischen den Scheiben 8 und io überbrückt. Bei der Abwärtsbewegung der Nadelstange
werden die Magnetdrahtspulen vorzugsweise in der folgenden Reihenfolge erregt: Beginnt
man mit der erregten Wicklung 13, so besteht die nächste Stufe darin, die Wicklung
14 zu erregen, während die Wicklung 13 erregt bleibt. Dies hat zur Folge, daß die
Nadelstange um einen Schritt oder von der Lage der Fig. r in die Stellung der Fig.
i a niedergeht. Hierauf wird die Wicklung 13 stromlos gemacht, worauf die
Nadelstange um einen weiteren Schritt niedergeht, so daß der Anker den Spalt zwischen
den Scheiben g und io überbrückt. Für die dritte Stufe beim Niedergang der- Nadelstange
wird die Wicklung 15 erregt, während die Erregung der Wicklung 14 aufrechterhalten
bleibt. Schließlich wird die Wicklung 14 stromlos gemacht, und die Nadelstange führt
ihren letzten Schritt bei ihrer Abwärtsbewegung aus. Der Anker 25 und die Nadelstange
5 können sich somit über kurze Stufen oder Schritte von der einen. Endstellung in
die andere
durch zu der richtigen Zeit stattfindendes Erregen und
Stromloswerden von ausgewählten Magnetwicklungeti bewegen. Stoßdämpfende Scheiben
26 aus Filz, Kork od. dgl. sind vorzugsweise innerhalb der Endkappen 17, 18 vorgesehen,
um die Längsbewegungen des Ankers 25 und der Nadelstange 5 nachgiebig und ruhig
zu begrenzen.
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Auf der Nadelstange 5 ist ein Klotz 27 befestigt, der schwenkbar den
Nadelfadenaufnehmerhebel 26 trägt (Fig.. i), welcher ein zur Aufnahme des Fadens
dienendes Öhr hat. Der Hebel 28 hat einen gegabelten Schwanz 30, welcher mit einem
ortsfesten Zapfen 31 im Eingriff steht. Der Hebel 28 hat jenseits des Fadenöhres
29 einen gekrümmten Fortsatz 32, der als Führung dient, um zu verhindern, daß der
lockere Nadelfaden sich über der oberen Kante des Hebels 28 in eine Schleife legt,
wenn dieser Hebel nach unten geht und dem Nadelfaden für die Schleifenabiverfung
des schwingenden Greifers eine Lockerung erteilt.
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In dem Kopf q. ist hinter der Nadelstange 5 die hohle Drückerstange
32' gleitbar gelagert, welche den Drückerfuß 33 trägt. Die Drückerstange 32' nimmt
eine Drückerfeder 34 auf, die an ihrem oberen Ende mit dem unteren Ende eines einstellbaren
Schraubzapfens 35 im Eingriff steht, dessen Kopf 36 in den Rahmenlappen 37 eingeschraubt
ist. Auf dem oberen Ende der Drückerstange ist der Klotz 38 befestigt, welcher mit
dem üblichen, den Drückerfuß lüftenden Steuerhebel 39 im Eingriff steht.
Der Kopf 4. trägt außerdem die Nadelfadenspannungsvorrichtung 40.
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Der Nadelfaden t geht von dem Vorrat zu dem ortsfesten Führungshaken
41 an der Außenseite des Solenoidgehäuses, darauf zu der Spannungsvorrichtung,4.o
und durch diese hindurch und dann unter der üblichen, von der Drückerstange gesteuerten
Führungsstange 42 hinweg. Alsdann geht der Faden aufwärts zu der ortsfesten Fadenführung
:I3 und um diese herum und dann nach unten und um die ortsfeste Fadenführung 44
herum. Dann geht der Faden durch das Fadenaufnehmeröhr 29 hindurch und darauf nach
unten durch das Fadenführungsöhr 45 hindurch, .welches von der Nadelstange getragen
wird, und schließlich zu dem Öhr der Nadel.
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In Laerlappen unterhalb der Grundplatte i ist die sich' drehende Maschinenantriebswelle
.46 gelagert, welche die Riemenscheibe 47 trägt, um die der Riemen 48 herumgeschlungen
ist, der um die Riemenscheibe 49 des üblichen Nähmaschinenmotors 5o herumgeht, welcher
auf der Außenseite des Maschinenarrnständers 2 befestigt ist.
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Mit der Nadel 6 arbeitet bei der Bildung der Stiche ein Schwinggreifer
51 zusammen, welcher den schleifenaufnehmenden Haken 52 hat, der die Fadenschleifen
von der Nadel erfaßt und sie um das untere ortsfeste Spulengehäuse 53 herum abwirft.
Der Greifer 51 wird von einer Welle 54 getragen, auf der ein Kurbelarm 55 befestigt
ist, der durch einen Lenker 56 mit dem einen Arm 57 eines Hebels verbunden ist,
dessen anderer Arm 58 durch einen Lenker 59 mit einem anderen Hebel 6o verblinden
ist, welcher durch den mit einer Nut versehenen Steuerzylinder 61 ausgeschwungen
wird.
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Die Vorschubvorrichtung weist den Stoffschieber 62 auf, der von der
Stoffschieberstange 63 getragen wird, welche mit ihrem hinteren Ende auf Schraubzapfen
64 einer Vorschubschwinge 65 gelagert ist, die an Schraubzapfen 66 des Rahmens (Fig.
i) gelagert und starr mit einem gegabelten Arm 67 (Fig. 5) verbunden ist, welcher
die Vorschubsteuerscheibe 68 auf der Maschinenantriebswelle .a.6 umfaßt. Die Steuerscheibe
68 ist von üblicher Form und dazu bestimmt, der Stoffschieberstange bei einer Drehung
der Maschinenantriebswelle um go° einen vollen Vorschubhub zu erteilen. Die Stoffschieberstange
63 hat einen nach unten schräg verlaufenden Ansatz 69 (Fig. 6), welcher einen
seitlich hervorragenden Zapfen 70 trägt, der in einen waagerechten Schlitz
71 eines zwischengeschalteten Vorschublüftungshebels 72 eintritt, welcher an dem
Rahmengestell bei 73 gelagert ist und einen seitlichen Rollenzapfen 74 trägt, der
in die Vorschublüftungskurv ennut 75 in der Nabe des Hebels 57 eintritt.
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Unter der Grundplatte der Maschine ist ein Klotz 76 aus isolierendem
Material befestigt, welcher drei feststehende oder ortsfeste elektrische Kontakte
77 und drei bewegliche Kontakte 78 trägt, welche von zugehörigen Federarmen
79 getragen werden (Fig. 7), die an dem isolierenden Fuß, 76 angebracht sind,
und von denen jeder einen angetriebenen Knopf 8o trägt, welcher mit-der zugehörigen
Führungsbahn 81 eines Steuerzylinders 82 aus isolierendem Material im Eingriff steht.
Durch das Ineingrifftreten einer der hochliegenden Teile der Führungsbahnen 61 des
Steuerzylinders 82 mit seinem zugehörigen Knopf 8o werden die Schalterkontakte 77,
78 geschlossen und die zugehörige Wicklung des Solenoids s erregt, welches im Stromkreis
damit liegt. Der Stromkreis ist schematisch in Fig. io angegeben, aus der zu ersehen
ist, dalf jede der drei Solenoidwicklungen in Reihe mit einem der drei Schalter
und einer Zuleitungsquelle von Gleichstrom verbunden ist. Die drei Führungsbahnen
des Steuerzylinders 82 betätigen die Schalter in der richtigen zeitlichen Beziehung,
um die Bewegungen der Nadel den Bewegungen des Greifers beizuordnen.
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Das Fadenführungsöhr .45 hat die Funktion, zu verhindern, daß sich
lockerer Nadelfaden, welcher durch den Fadenaufnehmer zu einem frühen Zeitpunkt
der Abwärtsbewegung der Nadelstange preisgegeben wird, um die Spitze der Nadel 6
herum -verfängt oder daran hängenbleibt, bevor diese Spitze in das Arbeitsstück
eintritt. Dieses Führungsöhr 45 verläuft schräg auf die übliche Nadelklemme 83 zu,
welche den Schaft der Nadel erfaßt, und endet mit ihrem unteren Ende unterhalb dieser
Nadelklemme. Arbeitsweise Von der o°'-Stellung der Maschinenantriebswelle 46 und
des Steuerzylinders 82 (Fig. g) ausgehend, wobei die Nadel sich in ihrer oberen
Lage (Fig. i)
befindet und der Schalter in dem Stromkreis mit der
Wicklung 13 geschlossen ist, führt der ausschwingende Haken 52 des Greifers
51 seine Zurückbewegung aus, und der Stoffschieber hat etwas weniger als
die Hälfte seines den Stoff verschiebenden Hubes ausgeführt. Dies geht aus der Fig.
g hervor, in welcher die gestrichelte Linie F-B angibt, wann .der Stoffvorschubhub
des Stoffschiebers beginnt, während die Linie F-E das Ende des Vorschubhubes angibt.
Der ganze Vorschubhub wird bei einer Drehung der Maschinenantriebswelle um 9ö°'
ausgeführt.
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Nachdem der Vorschubhub beendet ist, beginnt die Nadel ihre schrittweise
stattfindende Abwärtsbewegung ungefähr bei einer 8ö°-Stellung des Steuerzylinders
82 und beendet ihren Niedergang ungefähr in der r25°1-Stellung, kurz nachdem der
Greiferhaken 52 in die schleifenerfassende Lage zurückgegangen ist. Wenn die Nadelstange
etwas vori der unteren elastischen, stoßabdämpfenden Scheibe 26 zurückprallt, wird
eine Nadelfadenschleife von der Nadel nach außen geworfen, und diese Schleife wird
sofort von dem Haken 52 erfaßt und ausgebreitet, wenn der Haken 52 in die Schleifenabwurfstellung
(Fig.4) vorrückt, welche die äußerste Stellung ist, bis zu der der Haken 52 sich
vorbewegt, nachdem er die Nadelfadenschleife erfäßt hat. Der durch den Fadenaufnehmer
28 bei der Abwärtsbewegung der Nadel 6 preisgegebene lockere Faden ist zu dieser
Zeit verfügbar und wird in die Nadelfadenschleife gezogen, wenn letztere durch den
Haken 52 ausgezogen oder ausgebreitet wird.
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Wenn der Haken 52 in der Schleifenabwurfstellung (Fig..4) eine Ruhepause
vor der Ausführung seiner Zurückbewegung in die schleifenerfassende Stellung ausführt,
wird das Spulengehäuse 53, welches auf dem Greiferkorb aufruht, vori dem Zug entlastet,
welcher durch die Bewegung des Greiferkorbes verursacht wird, und wird somit nicht
kräftig an die Seite des üblichen, die Drehung des Spulengehäuses verhindernden
Lagerbocks 53" angedrückt, der für das Spulengehäuse vorgesehen ist. Zu dieser Zeit
führt die Nadel vorzugsweise drei Viertel ihrer ganzen Aufwärtsbewegung in einem
einzigen Schritt aus, indem die Wicklungen 13 und 14 gleichzeitig erregt
werden. und die unterste Wicklung 15 stromlos gemacht wird. Dieser anfängliche lange
Schritt der Nadelstangenaufwärtsbewegung hebt den Fadenaufnehmer 28 empor und zieht
die abgeworfene Nadelfadenschleife vom Spulengehäuse 53 frei, aber nicht bis an
das Arbeitsstück heran. Ungefähr in der führt die -Nadelstange ihren letzten kurzen
Schritt bei ihrer Aufwärtsbewegung durch Stromlosmachen der Wicklung 14 aus, und
der Fadenaufnehmer vollendet das Heraufziehen der Nadelfadenschleife mit einer verhältnismäßig
langsamen Geschwindigkeit und setzt den Stich fest.
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Der anfängliche lange Schritt, auf den der letzte kurze Schritt der
Aufwärtsbewegung der Nadelstange und des Fadenaufnehmers folgt, vermeidet ein Verknoten
und Verwickeln der Nadelfadenschleife, «,-elches stattfindet, wenn der Versuch gemacht
wird, die Nadelfadenschleife über die ganze Strecke bis zu dem Arbeitsstück mit
beschleunigter Geschwindigkeit heranzuziehen, wie dies bei den bisherigen Maschinen
der Fall ist, welche solenoidbetätigte Nadelstangen und Fadenaufnehmer haben. Desgleichen
werden übermäßige Hammerschläge oder aus einer zu weiten Bewegung herrührende Stöße
auf die abdämpfenden Scheiben vermieden, und massive Solenoidanker sind nicht erforderlich.
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Infolge des eine Mehrzahl von Hubstufen aufweisenden Solenoidantriebes
der Nadelstange und des Fadenaufnehmers oder irgendeines anderen auf und ab gehenden
Teiles einer Nähmaschine wird es möglich, die Zeit, welche für die Ausführung der
Hubbewegungen der Nadelstange, des Fadenaufnehmers oder irgendeines anderen Teiles
notwendig ist, über merkliche Zeitteile eines vollständigen Stichbildungskreislaufes
der Arbeitsvorgänge der Maschine als Ganzes auszudehnen, wodurch Perioden von langsamer
Bewegung zwischen den äußersten Stellungen der Nadelstange, des Fadenaufnehmers
oder eines anderen Teiles hervorgebracht werden, so daß das Arbeiten dieser Teile
besser mit dem Arbeiten der anderen Einrichtungen der Maschine in Einklang gebracht
wird.