[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Nadelantrieb für eine Mehrnadel-Steppmaschine gemäss
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
[0002] Nadelantriebe der genannten Gattung werden z.B. an Mehrnadel-Steppmaschinen zum Steppen
von Matratzenauflagen und dergleichen eingesetzt und weisen eine Vielzahl von neben-
und hintereinander in beliebigem Muster angeordneten Nadeln auf, die durch einen gemeinsamen
Antrieb synchron ins Nähgut eingeführt und, nach Übernahme des Unterfadens durch den
von der Nadel geführten Oberfaden, aus diesem herausgeführt werden. Damit auf einer
solchen Maschine Nähgut unterschiedlicher Dicke verarbeitet werden kann, ist es notwendig,
den Hub der Nadeln der Dicke des Nähgutes anzupassen. Der untere Umkehrpunkt jeder
einzelnen Nadel, bei dem vom Greifer der Unterfaden zugeführt wird, hat dabei stets
an derselben Stelle zu liegen, um eine einwandfreie Übergabe und ein einheitliches
und regelmässiges Stichbild zu erzeugen.
[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Nadelantrieb zu schaffen, mit
dem auf einfache Weise der Hub der Nadel eingestellt und an das zu bearbeitende Nähgut
angepasst werden kann, ohne dass der untere Umkehrpunkt durch die Veränderung des
Nadelhubes seine Lage ändert.
[0004] Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Nadelantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruches
1.
[0005] Die Zwischenschaltung eines Kniehebel-Gelenkpaares zwischen die Nadelhalterstange
und die gestellfeste Aufhängung ergibt exakt einen gleichbleibenden Umkehrpunkt der
Nadel. Der Hub der Nadel kann durch Verstellen des Betrages der Auslenkung der Kniegelenke
der mindestens zwei Kniegelenkhebel exakt ein- und verstellt werden. In einer bevorzugten
Ausführungsform wird die Schubstange, die die Kniegelenke miteinander verbindet, durch
einen Taumelscheibenantrieb angetrieben. Mit dem Taumelscheibenantrieb ist eine exakt
gleiche Auslenkung der Kniegelenke beidseitig der Totlage möglich.
[0006] Anhand zweier illustrierter Ausführungsbeispiele an einer Mehrnadel-Steppmaschine
wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung einer Mehrnadel-Steppmaschine von vorn mit einem Kurbelantrieb,
- Figur 2
- eine vergrösserte, ausschnittsweise Darstellung einer ersten Ausführungsform des Nadelantriebes
mit Kniegelenk-Hebelpaaren mit einem Kurbelantrieb, obere Lage,
- Figur 3
- eine Darstellung eines Nadelantriebes mit einem Taumelscheibenantrieb,
- Figur 4
- eine vergrösserte Darstellung des Taumelscheibenantriebes,
- Figur 5
- eine Darstellung des Taumelscheibenantriebes in Einstichstellung.
[0007] In Figur 1 ist mit Bezugszeichen 1 eine Mehrnadel-Steppmaschine mit einem Gestell
3, einem Nähguttisch 5 für das Nähgut 7, welches von einer Nähgut-Vorratsrolle 9 vor
der Steppmaschine 1 über den Nähguttisch 5 abziehbar ist, dargestellt. Über dem Nähguttisch
5 sind die Nadelhalterstangen 11, auch Nadellineale genannt, mit den Nadeln 13 angeordnet
und an Vertikalführungen 15 verschiebbar gelagert. Jede Nadelhalterstange 13 ist mit
dem Gestell 3 durch paarweise zusammenwirkende Kniegelenk-Hebelpaare 17 verbunden.
Die Kniegelenk-Hebelpaare 17 bestehen aus zwei Kniegelenkhebeln 19, deren Kniegelenke
21 durch eine Schubstange 23 miteinander verbunden sind. Die Schwenkachsen der Kniegelenke
21 können nebeneinander (Figuren) oder koaxial zueinander angeordnet sein. Bei einer
Mehrnadel-Steppmaschine 1 grosser Breite treten anstelle einer einzigen Nadelhalterstange
11 eine Mehrzahl vorzugsweise gleich langer Nadelhalterstangen 11, die jeweils mit
einem oder mehreren Kniegelenk-Hebelpaaren 17 am Gestell 3 aufgehängt sind. Die Schubstange
23 kann sich über die gesamte Breite der Maschine 1 erstrecken oder aus mehreren der
Länge der einzelnen Nadelhalterstangen 11 entsprechenden Teilabschnitten zusammensetzen.
In der Figur 1 ist auf der rechten Seite der Mehrnadel-Steppmaschine 1 ein Kurbelantrieb
25 dargestellt, der mittels einer Kurbelstange 27 mit der Schubstange 23 verbunden
ist. Die Nadelhalterstange 11 liegt in der annähernd der höchstmöglichen Stellung,
d.h. die Nadeln 13 befinden sich annähernd an ihrem obersten Umkehrpunkt, weil die
Kniehebel 19 zur Seite ausgelenkt sind.
[0008] Anhand der Figur 2 wird die Funktion des Nadelhalterantriebes mit dem Kurbelantrieb
25 näher beschrieben. Wenn der Kurbelzapfen 29 des Kurbelantriebes 25 sich annähernd
im oberen oder unteren Scheitel S, S' befindet, so liegen die beiden Gelenkhebel 19
parallel zueinander, und die Nadeln 13 bzw. deren Spitzen befinden sich am unteren
Umkehrpunkt. Dieser Umkehrpunkt wird bei jeder vollständigen Umdrehung des Kurbelzapfens
29 des Kurbelantriebes 25 zweimal erreicht. Dabei werden die Kniegelenkhebel 19 je
einmal zur linken und zur rechten Seite ausgelenkt, wenn der Kurbelzapfen 29 die in
der Ebene der Drehachse des Kurbelantriebes 25 liegenden Punkte A, A' durchlaufen.
Um den Hub der Nadeln 13 bzw. der Nadelhalterstange 11 an die Dicke des Nähgutes 7
anpassen zu können, kann der Kurbelzapfen 29 in unterschiedlichen radialen Abständen
zur Drehachse Z des Kurbelantriebes 25 an diesem befestigt werden. Wird nun beispielsweise
der Kurbelzapfen 29 im Abstand r
1 von der Drehachse Z befestigt, so ist die Auslenkung der Kniegelenke 21 entsprechend
kleiner als bei einer Befestigung im Bereich der Peripherie bei einem Radius r
0. Folglich ist auch der Hub der Nadeln 13, ausgehend vom unteren Umkehrpunkt, kleiner.
Der untere Umkehrpunkt der Nadeln 13 bleibt immer und unabhängig vom Hub stets an
der gleichen Stelle, da er einzig und allein durch die Länge der beiden Kniegelenkhebel
19 definiert ist. Die Verstellung des Abstandes r des Kurbelzapfens 29 vom Zentrum
Z des Kurbelantriebes 25 kann in verschiedener Weise erfolgen. Es können z.B. Bohrungen
31 auf einer Scheibe 33 angebracht sein, die einen unterschiedlichen Abstand zur Drehachse
Z aufweisen. Die Bohrungen 31 können in einem Abstand zur Drehachse Z angebracht werden,
der den häufigsten Anwendungen auf der Steppmaschine 1 entsprechen. Die Bohrungen
31 können auf einer radial oder einer spiralförmig verlaufenden Linie liegen. Eine
spiralförmige Ausführung ist in Figur 1 dargestellt. Es ist alternativ auch möglich,
anstelle von fest vorgesehenen Bohrungen 31 in der Scheibe 33 eine radial oder spiralförmig
verlaufende Nut 35 auf der Scheibe des Kurbelantriebes 25 anzubringen, in welcher
ein verschiebund feststellbarer Nutstein 37 geführt ist, welcher den Kurbelzapfen
29 trägt. Wird der Nutenstein 37 sehr nahe der Drehachse Z gesetzt, so ergibt sich
ein äusserst kleiner Hub der Nadeln 13. Wird er hingegen bis ans periphere Ende der
Nut 35 verschoben und dort festgesetzt, so können auf der Steppmaschine 1 sehr dicke
Materialien verarbeitet werden, weil die Nadel 13 hoch über den Nähguttisch 5 abgehoben
wird.
[0009] Im zweiten Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 3 bis 5 ist die Nadelhalterstange
111 mit den Nadeln 113 analog am Gestell 103 befestigt wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Es sind wiederum paarweise angeordnete Kniegelenk-Hebelarmpaare 117, bestehend aus
Kniegelenkhebeln 119, vorgesehen, welche an den Kniegelenken 121 durch eine Schubstange
123 miteinander verbunden sind. Die Schubstange 123 ist ihrerseits durch ein Gelenkteil
127 mit einem Taumelscheibenantrieb 143 gekoppelt. Der Taumelscheibenantrieb 143 wird
nun anhand der Figuren 4 und 5 näher beschrieben.
Die Taumelscheibe 145 ist auf einer Welle 147 befestigt, welche durch einen Motor
M antreibbar ist. Die Achse der Taumelscheibe 145 liegt in Figur 4 in einem Winkel
alpha zu einer Ebene, die senkrecht zur Achse B der Welle 147 angeordnet ist. Ein
kleiner Winkel alpha bewirkt eine kleine, ein grosser Winkel alpha eine grosse seitliche
Auslenkung der Kniegelenkhebel 119. Der untere Umkehrpunkt der Nadeln 113 bleibt jedoch,
wie bereits im ersten Ausführungsbeispiel, exakt erhalten.
[0010] In der Darstellung des Taumelscheibenantriebes 143 in den Figuren 4 und 5 ist auf
der linken Seite unten das Ende der Schubstange 123 und oben die Welle 147 sichtbar.
Auf der rechten Seite der Abbildung ist das Ende der Antriebswelle 148 dargestellt.
Die Taumelscheibe 145 sitzt auf der Welle 147 und weist auf ihrer Peripherie einen
Läuferring 149 auf, der von einem Wälzlagerkäfig 151 getragen wird. Auf der Peripherie
des Läuferringes 149 ist ein vorzugsweise radial liegender Antriebszapfen 153 gelagert
und trägt an seinem Ende 155 einen Verbindungsbolzen 157, mit welchem das Gelenkteil
127 mit dem Läuferring 149 verbunden werden kann. Der Verbindungsbolzen 157 erlaubt,
die während des Betriebes der Taumelscheibe 145 eintretende gegenseitige Veränderung
der Winkel zwischen der Achse B und dem Gelenkteil 127 aufzunehmen.
Die Taumelscheibe 145 ist ringförmig ausgebildet und auf den Enden zweier Achsstummel
146 schwenkbar gelagert. Die Achsstummel 146 sind an der Welle 147 befestigt und liegen
radial verlaufend zu der Achse B.
Der Winkel alpha des Läuferringes 149 und der diesen tragenden Taumelscheibe 145 bezüglich
der Achse B der Welle 147 kann durch zwei Stellschrauben 159 und 161 eingestellt und
verstellt werden.
[0011] Alternativ sind selbstverständlich andere Mittel zur Verschwenkung der Taumelscheibe
145 möglich.
[0012] Im folgenden wird die Funktionsweise des Taumelscheibenantriebes näher erläutert.
Eine Umdrehung von 180° an der Welle 147 bewirkt, dass der Verbindungsbolzen 157 die
Schubstange 123 von der Auslenkung "rechts" in die Auslenkung "links" führt. Auf diesem
Verschiebeweg werden die Kniegelenke 121 aus der in den Figuren 3 und 4 dargestellten
nach links geknickten Stellung (die Nadeln 113 an der Nadelhalterstange 111 befinden
sich an der höchsten Stelle) durch die gestreckte Anordnung gemäss Figur 5 hindurchgeführt
und liegen wiederum geknickt vor, nun jedoch zur anderen Seite hin. Nach einer Umdrehung
der Welle 147 von jeweils 90° ist die Totlage erreicht, und die Nadel 113 befindet
sich an ihrem unteren Umkehrpunkt. Die Kniegelenkhebel 119 liegen dann parallel zueinander.
Nach Erreichen der 180°-Drehbewegung sind die Nadeln 113 - wie bereits erklärt - wieder
in der höchsten Stellung angelangt.
[0013] Bei jeder weiteren Drehung um 180° wird auf den ersten 90° die Einstichbewegung der
Nadel 113 durchgeführt, und auf den folgenden 90°-Drehwinkel erfolgt das Herausziehen
der Nadel 113 aus dem Nähgut 107. Eine Umdrehung der Welle 147 löst folglich immer
zwei vollständige Stiche aus.
[0014] Zum Ausgleich der durch die Schubstangen 123 verursachten Schwingungen des Gestells
103 können auf der Welle 147 zwei Taumelscheiben 143 vorgesehen werden. Jede der Taumelscheiben
143 ist mit einer gleichen Anzahl von Nadelhaltern 111 verbunden. Die erste Taumelscheibe
143 ist in der in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Lage angeordnet; die zweite Taumelscheibe
143 sitzt auf dem gegenüberliegenden Ende der Welle 147, und deren geometrische Lage
ist spiegelsymmetrisch zur ersten (keine Darstellung). Dies bewirkt, dass die Hin-
und Herbewegungen der Schubstangen 111 gegensinnig erfolgen. Sie werden entweder gleichzeitig
gegeneinander- oder auseinandergeschoben. Die Hübe der Nadeln 113 erfolgen absolut
synchron, unabhängig davon, ob ein Teil der Kniegelenke während des Anhebens nach
links und die anderen nach rechts bzw. umgekehrt ausgelenkt werden. Selbstverständlich
werden vorzugsweise exakt die gleiche Anzahl von Kniegelenkpaaren bzw. Nadelhaltern
den jeweiligen Taumelscheiben zugeordnet.
[0015] Der erfindungsgemässe Nadelantrieb kann auch für eine Nähmaschine mit mehreren Nadeln
verwendet werden.
1. Nadelantrieb für eine Mehrnadel-Steppmaschine (1), mit einer auf Vertikalführungen
(15) gelagerten Nadelhalterstange (11), mit der die daran befestigten Nadeln (13)
antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelhalterstange (11,111) von einem
Kniegelenk-Hebelpaar (17,117) getragen und die Kniegelenke (21,121) der zusammenwirkenden
Kniegelenkhebel (19,119) durch eine Schubstange (23,123) miteinander verbunden und
durch einen Antrieb (25,143) die Schubstange (23,123) quer zur Nadelhubrichtung hin-
und herbewegbar ist.
2. Nadelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kniegelenke (21,121)
an den Kniegelenkhebeln (19,119) koaxial auf einer gemeinsamen Achse oder auf separaten,
nebeneinanderliegenden Achsen mit der Schubstange (23,123) gelenkig verbunden sind.
3. Nadelantrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens
eine Schubstange (23,123) mit einem Gelenkteil (27,127) an einem Kurbelzapfen (29)
eines den Antrieb bildenden Kurbelantriebes (25) oder an einem Antriebszapfen (153)
eines auf einer Welle (147) sitzenden Taumelscheibenantriebes (143) angelenkt ist.
4. Nadelantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag der Auslenkung
der Kniegelenke (21,121) durch den Antrieb ein- und verstellbar ist.
5. Nadelantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkung der Kniegelenke
(21,121) durch radiale Verschiebung des Kurbelzapfens (29) bezüglich der Drehachse
(Z) des Kurbelantriebes (25) oder durch Veränderung des Neigungswinkels (α) bezüglich
der Achse (A) der Antriebswelle (143) der Taumelscheibe (145) ein- und verstellbar
ist.
6. Nadelantrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Taumelscheibenantrieb
(143) aus einer Taumelscheibe (145) und einem auf der Taumelscheibe (145) drehbar
gelagerten Läuferring (149) besteht, wobei auf dem Läuferring (149) der die Verbindung
zur Schubstange (123) bildende Antriebszapfen (153) befestigt ist.
7. Nadelantrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der
Welle (147) zwei Taumelscheibenantriebe (143) angeordnet sind und jeder Taumelscheibenantrieb
(143) mindestens mit einer Schubstange (123) wirkverbunden ist.
8. Nadelantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Taumelscheiben
(145) spiegelbildlich zueinander liegend auf der Welle (147) aufgesetzt sind.