CH697309B1 - Vorrichtung zum Betätigen mehrerer Funktionen einer Nähmaschine. - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung zum Betätigen mehrerer Nähfunktionen umfasst eine einzige Steuerscheibe (17) mit peripher und stirnseitig an der Steuerscheibe angeordneten radial und axial wirkenden Kurvenbahnen (45, 67). Diese Steuerscheibe (17) wird von einem Schrittmotor angetrieben und ermöglicht es, während der Drehbewegung einzelne oder mehrere Funktionen auszuführen und andere zeitweilig stillzusetzen.

Description

  [0001] Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Betätigen mehrerer Funktionen einer Nähmaschine gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Zur Erhöhung des Nähkomforts sind in modernen Näh- und Stickmaschinen eine Vielzahl von bisher von Hand durchgeführten Funktionen teil- oder vollautomatisiert. Einzelne Funktionen lassen sich durch Betätigen eines Hebels oder mittels Knopfdruck auslösen. Andere Funktionen müssen exakt zeitlich aufeinander abgestimmt erfolgen, um Kollisionen von Maschinenteilen und dergleichen zu vermeiden. Einerseits sind dafür entsprechende Sicherheits- und Steuerungsmittel notwendig und andererseits die entsprechenden mechanischen Antriebe für die Durchführung der einzelnen Funktionen. Es können Einzelantriebe eingesetzt werden, die jeweils die zugeordnete Funktion übernehmen.

   Dies führt zu höheren Herstellungskosten und einem entsprechend grossen Steuerungs- und Raumbedarf innerhalb des Maschinengehäuses.

[0003] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, die es ermöglicht, mit einem einzigen Antriebsorgan mehrere Funktionen gleichzeitig und/oder zeitlich exakt gestaffelt durchzuführen und/oder zwischendurch auch zu unterbrechen.

[0004] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen umschrieben.

[0005] Mit einer Kurvenscheibe, auf der nicht nur peripher, sondern auch stirnseitig Kurvenbahnen ausgebildet sind, welche sowohl radial und axial wirken, lassen sich Antriebsfunktionen überlagern und/oder temporär über einen bestimmten Drehbereich ein- und/oder wieder ausschalten oder unterbrechen.

   Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ermöglicht es, mit einer einzigen Kurven- oder Steuerscheibe Funktionen auszulösen, welche über mehr als 360 deg. Drehung der die Steuerscheibe tragenden Welle verlaufen. Alle Funktionen können folglich auf diese Weise auf ein- und derselben von einem einzigen Antrieb angetriebenen Welle durchgeführt werden. Die einzelnen Funktionen werden zwangsläufig in exaktem zeitlichem Ablauf durchgeführt, so dass Fehlmanipulationen, die zur Beschädigung der Nähmaschine führen können, ausgeschlossen sind.

[0006] Anhand eines illustrierten Ausführungsbeispiels für drei Funktionen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine schematische Ansicht einer Haushaltnähmaschine mit teilweise im Bereich des Greifers aufgeschnittenem Unterarm,


  <tb>Fig. 2<sep>ein Weg-/Zeitdiagramm dreier Nähfunktionen,


  <tb>Fig. 3<sep>eine Seitenansicht einer Steuerscheibe,


  <tb>Fig. 4<sep>einen Querschnitt durch die Steuerscheibe längs Linie IV-IV in Fig. 3,


  <tb>Fig. 5<sep>einen Querschnitt längs Linie V-V in Fig. 3 durch die Steuerscheibe,


  <tb>Fig. 6<sep>eine axiale Ansicht der Steuerscheibe aus Richtung des Pfeils VI in Fig. 3,


  <tb>Fig. 7<sep>eine perspektivische Darstellung der Antriebsorgane für einen Fadenschneider,


  <tb>Fig. 8<sep>eine perspektivische Darstellung der Antriebs- und Betätigungsorgane für die Absenkbewegung des Transporteurs und


  <tb>Fig. 9<sep>eine perspektivische Darstellung der Antriebsorgane für die Verriegelung des Greifers und


  <tb>Fig. 10<sep>eine perspektivische Ansicht der Absenkvorrichtung für den Transporteur.

[0007] In der schematischen Darstellung gemäss Fig. 1 einer Haushaltnähmaschine 1 werden nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente dargestellt und kurz beschrieben.

[0008] Im Maschinengehäuse 3 ist ein Antriebsmotor M angeordnet, der über eine Hauptwelle 5 im Unterarm 7 den Greifer 9 und den Transporteur 11 antreibt. Über einen Übertrieb 13 erfolgt der Antrieb der Nadelstange 15. Als weiteres, eine Mehrzahl von Funktionen ausführendes Element ist im Unterarm eine Steuerscheibe 17 eingesetzt.

   Der Aufbau und die Funktionen der Steuerscheibe 17 werden nachfolgend näher erläutert.

[0009] Die Steuerscheibe 17 gemäss Fig. 3 umfasst eine zentrale Drehlagerung in Gestalt einer Büchse 19 und einen peripher angeordneten Zahnkranz 21 für den Antrieb der Steuerscheibe 17. Alternativ kann der Antrieb der Steuerscheibe 17 auch durch einen Antrieb erfolgen, welcher mit einer mit der Steuerscheibe 17 fest verbundenen Welle in formschlüssiger Verbindung steht oder mit einem Scheibenmotor, dessen Rotor durch die Steuerscheibe 17 und dessen Stator durch eine fest stehende Welle gebildet wird. Beide Alternativausführungen sind nicht dargestellt.

[0010] Auf deren ersten Stirnfläche 23 der Steuerscheibe 17 (vgl. auch Fig. 4) ist eine teils kreisförmig und teils spiralförmig verlaufende Führungsnut 25 ausgebildet, die sich über einen Winkel von mehr als 360 deg. erstreckt.

   Im vorliegenden Beispiel über einen Winkel von ca. 540  . Die Führungsnut 25 verläuft über die ersten 270 deg. mit konstantem Radius, also kreisförmig; der anschliessende Winkelbereich von ca. 270 deg. ist spiralförmig verlaufend ausgebildet, d.h. der Radius vermindert sich im Wesentlichen kontinuierlich. Ein in die Führungsnut 25 eingreifender Steuerbolzen 27 verharrt folglich im ersten Führungsabschnitt mit konstantem Radius in seiner Ausgangsstellung X0 und er bewegt sich nicht. Erst bei einer weiteren Drehung im Gegenuhrzeigersinn wird der Steuerbolzen aus der Grundstellung X0 in die Zwischenstellung X1 und weiter in die Endstellung X2 geführt. In Abhängigkeit von der Änderung des Radius der Nut 25 pro Winkeleinheit kann der Verlauf der Bewegung des mit dem Steuerbolzen 27 verbundenen Maschinenelements bestimmt werden.

   Der Steuerbolzen 27 ist mit einer in der Fig. 4 nicht dargestellten, jedoch in Fig. 7 sichtbaren Schieberstange 35 verbunden. Eine geeignete Horizontalführung 29 für die Schieberstange 35 ist in der Fig. 7 ersichtlich. Die Horizontalführung 29 wird nicht vom Steuerbolzen 27, sondern von einem Führungsbolzen 31 übernommen. Dazu ist eine horizontale Führungsnut 29 an einem Träger 33 eingelassen, welcher Träger 33 auch den Greifer 9 trägt.
Der Steuerbolzen 27 und der Führungsbolzen 31 sind mit der Schieberstange 35 verbunden, welche an ihrem vorderen Ende 36 an einem schwenkbar auf dem Träger 33 angeordneten Zahnsegment 37 angelenkt ist. Das Zahnsegment 37 steht in kämmendem Eingriff mit dem hinteren, gezahnten Ende 40 einer Fadenschneidvorrichtung 39.

   Die Schneidkante 41 am vorderen Ende 42 der Fadenschneidvorrichtung 39 liegt seitlich der Fadenaustrittsöffnung 44 des Greifers 9.

[0011] Mit der Fadenschneidvorrichtung 39 kann der Unterfaden in geeignetem Abstand von der Fadenaustrittsöffnung 44 durchgetrennt werden. Das aus dem Greifer 9 herausragende abgeschnittene Fadenende weist dabei eine Länge auf, welche genügt, um das Annähen eines neuen Nähguts sicherzustellen. In einer weiteren Ausgestaltung der Fadenschneidevorrichtung 39 kann auch der Oberfaden durchgetrennt werden. Die Funktionsweise der Fadenschneidevorrichtung 39 ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und wird deshalb nicht näher beschrieben.

   Der Fadenschneidevorgang wird später im Einzelnen und zusammen mit den beiden anderen Funktionen der Steuerscheibe 17 beschrieben.

[0012] Der Greifer 9 ist im dargestellten Beispiel auf einer Drehachse G dreh- und antreibbar auf dem Träger 33 gelagert. Der Antrieb des Greifers 9 ist nicht sichtbar, weil er in der Fig. 7 durch den Träger 33 verdeckt ist. Der Greifer 9 ist in dieser Ausgestaltung der Erfindung um eine senkrecht zur Drehachse G des Greifers 9 liegende Schwenkachse S schwenkbar, um den Unterfaden-Spulenwechsel für die Bedienungsperson optimal zu gestalten. Für den Unterfaden-Spulenwechsel schwenkt der Greifer 9 aus der in Fig. 7 dargestellten Arbeitsstellung in eine um ca. 180 deg. verschwenkte Fadenspulen-Entnahmestellung.

   Mit anderen Worten, die in Fig. 7 sichtbare Stirnseite des Fadengreifers 43 befindet sich nach der Schwenkbewegung auf der hinteren Seite des Trägers 33 und ist für die Näherin von der Vorderseite der Nähmaschine 1 frei zugänglich.

[0013] Aus der Fig. 5 ist eine nierenförmige peripher auf der Steuerscheibe 17 ausgebildete Steuerkurve 45 ersichtlich. Ein als schwarzer Punkt in der Schnittfigur dargestellter Taster 47 wird aufgrund der Kurvenform bei einer Drehung der Steuerscheibe 17 aus einer Anfangsposition Y0 in eine Endposition Y1 und zurück in die Anfangsposition Y0 verfahren.

   Dabei erfolgt im dargestellten Beispiel die gesamte horizontale Verschiebung bereits durch eine Winkeldrehung von ca. 75 deg. in positiver oder negativer Drehrichtung.
Der an der Steuerkurve 45 angreifende Taster 47 ist am hinteren Ende 48 einer auf dem Träger 33 horizontal verschiebbar gelagerten Hubstange 49 angeordnet (vgl. Fig. 8). Die Hubstange 49 wird beispielsweise an zwei Schraubenbolzen 51, 53, welche die Hubstange 49 in zwei Langlöchern 55, 57 durchdringen, längsgeführt. Eine an der Hubstange 49 eingehängte Zugfeder 60 dient dazu, den Taster 47 stets satt an die Steuerkurve 45 anzupressen. Das vordere Ende 50 der Hubstange 49 greift an einem nicht näher beschriebenen, da aus dem Stand der Technik bekannten Transporteur-Absenkelement 59 an.

   Durch eine Drehung der Steuerscheibe 17 um ca. 75 deg. wird der Transporteur 11 aus der Arbeitsstellung in eine Ruhestellung überführt, in welcher seine Zähne die Oberfläche der Stichplatte am Unterarm 7 nicht überragen können.
Zur Veranschaulichung wird in Fig. 10 in perspektivischer Darstellung eine herkömmliche Vorrichtung zum Absenken des Transporteurs 11 gezeigt. Es werden die gleichen Bezugszeichen verwendet wie bei der erfindungsgemässen Vorrichtung. Die Hubstange 49 wird an ihrem einen Ende, wo erfindungsgemäss der Taster 47 angeordnet ist, durch einen Drehknopf 83 an dessen hinteren Ende (unsichtbar) entweder ein Hebel- oder Zahnradantrieb angebracht ist, in Richtung des Pfeils q bewegt.

   Diese Bewegung bewirkt, dass am gegenüberliegenden Ende der Hubstange 49 durch eine daran angeformte Gabel 85 eine Kurvenscheibe 87 axial verschoben und dadurch aus dem Bereich eines Tasters 89, welcher an der Kurvenscheibe aufliegt, herausgeführt wird. Dadurch kann durch eine Schwenkung um eine Drehachse X der Transporteur im Uhrzeigersinn schwenken und gelangt daher unter die Stichplatte am Unterarm 7 der Nähmaschine. In Fig. 8 ist weiter ersichtlich, wie unterhalb des Zahnkranzes 21 ein Antriebsritzel 61, welches auf einem Antriebsmotor 63 (siehe Fig. 7) sitzt, kämmt.

   Mit dem Antriebsmotor 63, z.B. einem Schrittmotor, ist über den Zahnkranz 21 die Steuerscheibe 17, gesteuert von der Nähmaschinensteuerung, in positiver oder negativer Drehrichtung in Drehung versetzbar.

[0014] Auf der Steuerscheibe 17 sitzt auf der in den Fig. 8 und 9 sichtbaren zweiten Stirnfläche 65 eine weitere, dreidimensionale Steuerbahn 67. Letztere dient dazu, eine Steuerstange 69 in einem vorgebbaren zeitlichen Verlauf in Längsrichtung h zu bewegen und - in bestimmten Drehwinkelabschnitten der Steuerbahn 67 - auch in axialer Richtung bezüglich der Steuerkurve zu verfahren (vgl. Pfeile a). Die Steuerstange 69 liegt mit ihrem vorderen Ende, das als Tastkopf 72 ausgebildet ist, an der peripheren Steuerbahn 67 an. Die Steuerstange 69 wird mit einer nicht dargestellten, am Haken 71 eingehängten Zugfeder an der peripheren Steuerfläche 73 angepresst gehalten (vgl.

   Fig. 6 und 9). Eine zweite, ebenfalls nicht dargestellte und an einem zweiten Haken 74 angreifende Feder zieht die Steuerstange 69 an die Stirnfläche der Steuerscheibe 17 bzw. an eine stirnseitige axial wirkende Steuerbahn 75 heran. Die radial verlaufende Steuerbahn 67 bewirkt folglich eine Bewegung der Steuerstange 69 in Richtung h und die stirnseitige Steuerbahn 75 führt die Steuerstange 69 ab einem bestimmten Drehwinkel aus der radialen Steuerbahn 67 weg, so dass trotz weiterer Drehung der Steuerscheibe 17 keine Bewegung in Richtung h mehr erfolgen kann. Das hintere Ende 70 der Steuerstange 69 steht in Anlage mit einem Verriegelungshebel 77. Der Verriegelungshebel 77 stellt sicher, dass der Greifer 9 in seiner Arbeitsstellung unter der Nadel exakt positioniert und verriegelt ist.

   In der Spulenwechselstellung wird der Greifer 9 vom Verriegelungsmechanismus festgehalten.

[0015] In der grafischen Darstellung in Fig. 2 sind die durch eine Drehung der Steuerscheibe 17 ausgelösten Fahrwege der drei einzelnen Elemente in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Steuerscheibe 17 dargestellt.
In der Grafik zeigt die dicke, ausgezogene Kurve 135 den Bewegungsverlauf der Schieberstange 35, mit welcher die Schneidvorrichtung für den Unterfaden betätigt wird.

   Die in gebrochener Linie dargestellte Kurve 149 zeigt den Verlauf der Hubstange 49 für die Transporteurabsenkung und die in einer feinen Linie dargestellte Kurve 169 zeigt den Verfahrweg der Steuerstange 69 für die Verriegelung der Schwenkbewegung eines Trägers, an dem der Greifer 9 gelagert ist.

[0016] Anhand dieses Weg-/Zeitdiagramms gemäss Fig. 2 wird die Funktionsweise der Steuerscheibe 17 nachfolgend erklärt.

[0017] Beabsichtigt die Bedienungsperson ohne Transporteur 11 für den Nähgutvorschub zu arbeiten, z.B. beim Quilten oder Stopfen, so kann durch eine Drehung der Steuerscheibe 17 um einen positiven Drehwinkel von 70 deg. der Transporteur 11 abgesenkt werden.

   Dabei werden die beiden anderen Funktionen, nämlich das Fadenschneiden und die Entriegelung des Greifers 9 nicht aktiviert, weil während der Drehbewegung der Steuerscheibe 17 um ca. 70 deg. der Steuerbolzen 27 für die Fadenschneidevorrichtung 39 und der Tastkopf 72 für die Greiferverriegelung in diesem Drehbereich (70  ) von der Steuerscheibe 17 nicht bewegt werden. Es wird nur der Taster 47 von der nierenförmig ausgebildeten Steuerkurve 45 seitlich aus der Stellung y0 in die Stellung y1 verfahren und bewirkt über die Hubstange 49 das Absenken des Transporteurs 11.

[0018] Soll am Ende eines Nähvorgangs der Unterfaden und je nach Ausbildung der Fadenschneidevorrichtung 39 auch der Oberfaden von der Schneidkante 41 durchgetrennt werden, so wird die Steuerscheibe 17 in negativer Drehrichtung, d.h. im Gegenuhrzeigersinn, um beispielsweise 250 deg. gedreht.

   Dabei betätigt die Schieberstange 35 vom Steuerbolzen 27 angetrieben über das Zahnsegment 37 die Schneidvorrichtung 39. Gleichzeitig, d.h. synchron dazu, wird zu Beginn der Drehbewegung der Transporteur 11 abgesenkt, weil der Taster 47 von der nierenförmigen Steuerbahn 45 auch in negativer Drehrichtung aus der Arbeitsstellung in eine Ruhestellung geschoben wird. Das Absenken des Transporteurs 11 ist deshalb auch beim Fadenschneiden vorteilhaft, weil dadurch das Wegführen des Nähguts zwischen dem Nähfuss und der Stichplatte ungehindert durch die Zähne des Transporteurs 11 erfolgen kann.

   Zudem können sich die Fäden nicht am Transporteur 11 verfangen.

[0019] Wird vor oder während des Nähens ein Wechsel der Unterfadenspule nötig, weil der Vorrat an Unterfaden aufgebraucht ist oder ein anderer Faden benötigt wird, so folgt eine Drehung der Steuerscheibe 17 in positiver Drehrichtung. Während der beispielsweise ersten 70 Drehwinkelgrade senkt sich wiederum der Transporteur 11 ab, weil der Taster 47 von der Steuerkurve 45 betätigt wird. Die Fadenschneidvorrichtung 39 wird bei dieser Drehbewegung nicht aktiviert, weil der Steuerbolzen 27 im Führungsnutabschnitt 25 liegt, welcher einen konstanten Radius aufweist. Nach Überschreiten eines Drehwinkels von beispielsweise 70 deg. gelangt auch der Taster 47 für die Transporteurabsenkung auf den Bereich der Steuerkurve 45 mit konstantem Radius.

   D.h. eine weitere Bewegung erfolgt nicht mehr.
Hingegen gelangt die Steuerstange 69 bzw. der am vorderen Ende angeordnete Tastkopf 72 stirnseitig in Anlage mit einer radial wirkenden, spiralförmig verlaufenden Rampe 79 und wird in Längsrichtung verschoben. Die Längsverschiebung nach links bewirkt das Lösen einer Klinke 81, welche den Greifer 9 in der Arbeitsstellung arretiert. Um diese Funktion beim Rückwärtsdrehen, z.B. beim Fadenschneiden, wenn die Steuerscheibe 17 die gleiche Lage einnimmt, zu unterdrücken, wird die Steuerstange 69 von der stirnseitigen Steuerbahn 75 in axialer Richtung bezüglich der Steuerscheibe 17 ausgelenkt, ohne dass dabei die Lage in Längsrichtung beeinflusst wird.

   Dadurch kann die Greiferverriegelung nur bei einer Drehung der Steuerscheibe 17 in positiver Drehrichtung gelöst werden.

Legende

[0020] 
1 : Nähmaschine
3 : Maschinengehäuse
5 : Hauptwelle
7 : Unterarm
9 : Greifer
11 : Transporteur
13 : Übertrieb
15 : Nadelstange
17 : Steuerscheibe
19 : Büchse
21 : Zahnkranz
23 : 1. Stirnfläche
25 : Führungsnut
27 : Steuerbolzen
29 : Horizontalführung
31 : Führungsbolzen
33 : Träger
35 : Schieberstange
36 : vorderes Ende v. 35
37 : Zahnsegment
39 : Schneidvorrichtung
40 : hinteres Ende v. 39
41 : Schneidkante
42 : vorderes Ende v. 39
43 : Fadengreifer
44 : Fadenaustrittsöffnung an 43
45 : Steuerkurve
47 : Taster
48 : hinteres Ende v. 49
49 : Hubstange
50 : vorderes Ende v. 49
51 : Schraubenbolzen
53 : Schraubenbolzen
55 : Langlöcher
57 : Langlöcher
59 : Absenkelement
60 : Zugfeder
61 : Antriebsritzel
63 : Antriebsmotor
65 : 2.

   Stirnfläche
67 : radiale Steuerbahn
69 : Steuerstange
70 : hinteres Ende v. 69
71 : 1. Haken
72 : Tastkopf
73 : Steuerfläche
74 : 2. Haken
75 : stirnseitige Steuerbahn
77 : Verriegelungshebel
79 : Rampe
81 : Klinke
83 : Drehknopf
85 : Gabel
87 : Kurvenscheibe
89 : Taster
135 : Kurve
149 : Kurve
169 : Kurve

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Betätigen mehrerer Funktionen einer Nähmaschine, mit einem einzigen Antriebselement, wobei als Antriebselement eine Steuerscheibe (17) mit stirnseitig und peripher angeordneten Kurvenbahnen (45, 67) eingesetzt ist, deren stirnseitige Kurven sowohl radial als auch axial wirkende Kontaktflächen umfassen, und wobei die Steuerscheibe (17) mit einem Antriebsmotor (63) verbunden und von diesem in beiden Drehrichtungen drehbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der stirnseitig angebrachten Kurvenbahnen (25) sich über einen Drehwinkel von mehr als 360 , vorzugsweise über 540 , erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine stirnseitige Kurvenbahn (25) auf einer ersten Teilstrecke spiralförmig und auf einer zweiten Teilstrecke kreisförmig verläuft.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Kurvenbahnen (45, 67) Tastelemente radial und/oder axial gleitend anliegen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tastelemente an den Enden von Steuer- oder Hubstangen (69, 49) ausgebildet sind, welche Steuer- oder Hubstangen (69, 49) die Funktionen ein- oder ausschalten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch axial wirkende Kurvenbahnen mindestens eine der Hubstangen ausser Eingriff mit einer radial wirkenden Kurvenbahn führbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine stirnseitig liegende Kurvenbahn (25) offene und/oder geschlossene Bahnabschnitte oder Teilstrecken umfasst.