Adler 4 Umbau auf Servo-Motor mit Planetengetriebe

[okidoki]

Hallo,

habe meine Adler 4 auf Servo-Motor umgebaut.

Da ich beim Umbau meiner Singer 211 die Erfahrung gemacht hatte, das eine große Riemenscheibe hinten über den Tisch hinausragt und ich das schwenken der Maschine zum unterseitigen ölen weiterhin ermöglichen wollte, wurde ein Planetengetriebe als Vorgelege verbaut.

Das Planetengetriebe ist ein Standard-Planetengetriebe für Nema-Motoren aus China mit einer Untersetzungsverhältnis von 10.

Aufgrund unterschiedlicher Wellendurchmesser von Getriebeeingang und Motorausgang wurde ein Zwischenflansch gefertigt und Motor mit Getriebe über eine Wellenkupplung verbunden. Hierfür mußte das Gewinde an der Motorwelle entfernt werden, da die Bohrung in der Kupplung nicht lang genug war.

Das originale Handrad mit den Nuten für den Rundriemen konnte nicht auf ein Keilriemenprofil umgearbeitet werden, war schlichtweg nicht genug Material vorhanden. Folglich wurden die Rundriemennuten überdreht und eine neue Riemenscheibe aus Aluminium angefertigt und mit Epoxi-Kleber (JB-Weld) auf das Handrad aufgeklebt, ohne weitere Verstiftung oder Verschraubung. War nicht das originale Handrad, sondern ein Ersatzhandrad, um alle Originalteile zu erhalten.

Die Riemenscheibe am Getriebeausgang wurde mit dem kleinen Durchmesser auf 70mm festgelegt um nicht zu nahe an den Mindestdurchmesser des XPZ-Riemens zu kommen und so die Kraftübertragung zu verbessern. Der große Durchmesser der Getriebe-Riemenscheibe wurde so gewählt, das die Keilriemenlänge gleich bleibt. Die Getriebe-Riemenscheibe ist symetrisch, sie kann einfach auf der Getriebewelle umgedreht montiert werden um die Untersetzung zu ändern.

Somit ergeben sich folgende Untersetzungen bzw. Stichzahlen

Riemenscheibe Maschine Durchmesser 180mm + 120mm
Riemenscheibe Getriebeausgang Durchmesser 133mm + 70mm
Planetengetriebe i = 10
China-Servo-Motor 400 - 4500 Umdrehungen

ergibt folgende Untersetzungen:

180/70 = 2,57 * 10 = 25,7 und damit Stichzahl Maschine von 15 bis 175 Stiche/min

120/133 = 0,9 * 10 = 9 und damit Stichzahl Maschine von 44 bis 500 Stiche/min


Riemenscheibe Getriebeausgang gedreht:

180/133 = 1,35 * 10 = 13,5 und damit Stichzahl Maschine von 29,6 bis 333 Stiche/min

120/70 = 1,71 * 10 = 17,1 und damit Stichzahl Maschine von 23 bis 263 Stiche/min

Da der Montagepunkt des Motors durch das Gelenk der Maschine im Tisch bestimmt wird, war die alte Tischplatte nicht tief genug, daher wurde auch eine neue Tischplatte angefertigt. Hierzu wurden 2 Stück Multiplexplatte 18mm aus dem Baumarkt zusammengeleimt, war am Schluß nur unwesentlich günstiger wie eine Werkbankplatte im Versand.
Der Ausschnitt in der Tischplatte wurde vom Original auf eine MDF-Platte mit der Oberfräse abkopiert, dieses Muster diente dann dazu den Auschnitt in der neuen Platte herzustellen.
Die Montage der Motorhalterung erfolgte mit Filz-Zwischenlagen zur Geräuschdämpfung.

Der Betätigungsschalter des Motors wird über das originale Fußpedal der Nähmaschine betätigt, dafür wurde ein separater Halter für einen Federausgleich mit Anschlag unter die Platte montiert und mit dem Motorschalter verbunden.

Der Umbau funktioniert wie geplant, in der langsamsten Untersetzung kann man wirklich über jeden Stich nachdenken.
Einziger Kritikpunkt ist das Laufgeräusch des Planetengetriebes, hört sich an wie ein Akkuschrauber, ist ja auch das gleiche Prinzip. Zusätzlich zum sirrenden Geräusch der geradverzahnten Getrieberäder kommt noch ein auf- und abschwellendes Geräusch aus einer Exzentrizität innerhalb des Getriebes, das Spiel am Getriebeausgang schwankt von nicht vorhanden bis zu deutlich spürbar. Hätte wohl gleich ein besseres Getriebe aus deutscher/europäischer Herstellung nehmen sollen.

Beste Grüße
okidoki

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[Achim (js_hsm)]

Gefällt mir gut

[3607]

Klasse, könnte von mir sein!

Grüße, Jürgen

[3607]

Hallo okidoki,

da hast du aber eine schöne Arbeit abgeliefert.
Zu so einer umfangreichen Antriebsgestaltung hat mir bisher der Mut und die Zeit gefehlt. Ich probiere immer mal wieder was Neues/Anderes und bin dadurch mehr am improvisieren.
Früher habe ich alle Stücke darauf gehalten, einfach eine (sehr)-große Riemenscheibe am Handrad zu haben und eine (sehr)-kleine auf dem Motor. Damit bekommt man Drehmoment auf das Handrad.
Nachteil: Man braucht für jede Maschine (ich habe einen Wechseltisch) ein eigenes großes Rad+Riemen und - die geschweißten Riemen mögen die enge Biegung über das sehr kleine Motorrad nicht.
Deshalb habe ich jetzt eine Vorgelegescheibe zwischen Motor und Handrad gebaut, alle Scheiben Ø auf ein Verträgliches Maß gebracht, aber: Da ich das alles in einem Nähschrank betreibe, hat sich durch die
zusätzliche Stufe der Geräuschpegel beim schnell Nähen mindestens verdoppelt .
Da ich beim Nähen auch gerne Musik höre, arbeite ich jetzt an der Schallentkopplung was sich aber wiederum als nicht ganz einfach erweist, weil der Schrank einen super Resonanzkörper darstellt

Über die Getriebelösung habe ich auch schon nachgedacht - bei mir ging die Überlegung aber schlicht und ergreifend in Richtung 2-Gang Schrauben mit Fußpedal auf den Schalter - konkrete Versuche habe ich nicht gemacht weil mir Schraubergetriebe etwas windig rüber kommen und nicht gerade leise sind...

Zusammen gefasst: Mir erscheint die Lösung mit großem Handrad als gar nicht so übel. Natürlich bekommt man damit nicht 15 Stiche pro Minute hin. Ich habe bei meinen Getrieben immer grob eine Startgeschwindigkeit von 50 Stichen angepeilt,
wenn die Maschine eine Positionierung hat, darf es gerne mehr sein weil man Einzelstiche nähen kann.

Das Geschriebene bezieht sich aber auf Haushaltsmaschinen - mein schwerer Brocken hat auch eine Vorgelegewelle und richtige Keilriemenscheiben, näht aber auch mit über 50 - Stichen los (Positionierer)

kommt noch ein auf- und abschwellendes Geräusch aus einer Exzentrizität innerhalb des Getriebes

Bitte nicht als Meckern betrachten: diesbezüglich würde ich mal versuchsweise die Schraubverbindung zwischen Getriebe und Zwischenstück soweit lösen, das sich die Teile gegeneinander bewegen können - hat mir mal ein alter Modellbauer erzählt - bei mir hat das geholfen...

Grüße Jürgen

PS.: Was nähst du eigentlich mit der Maschine und wie kontinuierlich kommt die zum Einsatz...?

[wrought_iron]

Hallo Wolfgang,

super gelöst und es scheint mir, bis auf das Planetengetriebe, unkaputtbar ... wie die Adler 4 halt ...
Ein Planetengetriebe hatte ich auch schon bei meinem letzten Umbau ins Auge gefasst und in die Konstruktion aufgenommen. Letztendlich war mir die Geräuschentwicklung der Fernostversionen zu nervig und die Westlichen zu teuer.
Aber wer sich mit den akustischen Gegebenheiten arrangieren kann/will hat mit einem Planetengetriebe eine unvergleichlich große Range im Vergleich zur Riemenscheibenversion. Um z.B. auf meine gewünschte Übersetzung zu kommen habe ich zuletzt ein Vorgelege mit 300er und 60er Riemenscheiben gedruckt ... funktioniert, aber braucht Platz und PETG. Da ist man mit einem Planetengetiebe mit 86 x 86 x 80 mm oder kleiner dabei.
Vielleicht kann man mit Schalldämmung und/oder Entkopplung noch was machen?!

Wie aber bereits angedeutet, finde ich die Umsetzung des Umbaus prinzipiell sehr gut. Vor Allem die Möglichkeit des Ankippens der Maschine ohne den Riemen ablegen zu müssen und die Konstruktion dazu.
Bei meinen Pfaff 138 Umbauten bin ich deshalb bisher auf PU-Rundriemen gekommen ... zum Einen sind die Maschinen ja für Rundriemen konstruiert, was wenig Umbau am Antrieb und Vorgelege bedeutet, zum Anderen kann man die PU-Riemen leicht dehnen um sie abzulegen. Aber das Ablegen des Riemens war auch Inhalt meiner vergleichsweise einfachen Konstruktion.
Als zusätzliches Plus empfinde ich bei den PU-Riemen einen durch die Dehnbarkeit begründeten "Softanlauf".
... Aber ... ich denke, PU-Riemen sind nichts für die Adler 4/5 und vergleichbar ... jedenfalls nicht für motorischen Antrieb ...

[okidoki]

Hallo Jürgen,

Bitte nicht als Meckern betrachten: diesbezüglich würde ich mal versuchsweise die Schraubverbindung zwischen Getriebe und Zwischenstück soweit lösen, das sich die Teile gegeneinander bewegen können - hat mir mal ein alter Modellbauer erzählt - bei mir hat das geholfen...

Das geht hier nicht, der Motor bzw. das Getriebe haben beide jeweils einen zylindrischen Zentrierbund der mit leichter Presspassung in dem Zwischenflansch zentriert. Winkelabweichungen können durch die Kupplung ausgeglichen werden, die hat ein elastisches Zwischenstück (das rote Teil auf dem Foto).

PS.: Was nähst du eigentlich mit der Maschine und wie kontinuierlich kommt die zum Einsatz...?

Bin da immer noch am Anfang mit meinen Nähkünsten, erst mal die Maschinen so hinbekommen das ich damit nähen kann...
Der ursprüngliche Fußbetrieb ist halt nicht meins, daher der Umbau.
Tatsächlich bis jetzt bloß Kleinigkeiten genäht, Feuerwehrschläuche mit einer Patent-Elastik in Übergröße, siehe hier: https://www.naehmaschinentechnik-forum. ... 109#p98109
Über die Elastik bin ich dann zu den Adlern gekommen, hier gehen gerade Nähte schon ganz gut, das einfassen macht mir noch Probleme, da meine Vorstellung hier dickes Gurtband von 1mm ist und der Eckenradius entsprechend groß sein muß.
Hab mich da schon schlau gekauft in allen möglichen Gurtbändern.
Das große Ziel sind Taschen und Futterale aus LKW-Plane und Segeltuch.

Hallo Christoph,

Vielleicht kann man mit Schalldämmung und/oder Entkopplung noch was machen?!

Hatte vor der ganzen Maßnahme einen Test mit einem größer untersetzten China-Getriebe an einer Standbohrmaschine gemacht, da war die Bohrmaschine deutlich lauter.
Als der Motor und Getriebe zusammengebaut waren und auf dem Nähmaschinentisch lagen/liefen war ich doch erschrocken.
Daraufhin wurde die ganze Motorhalterung mit untergelegten Filz entkoppelt.
Mit dem sirrenden Geräusch könnte ich gut leben, das auf/abschwellende aufgrund der Unrundheit innerhalb des Getriebes nervt mich. Bin da kurz davor das Getriebe zu öffnen und ein wenig Schleif- oder Poliermittel hinzuzugeben. Da das Getriebe aber bis jetzt unter einer Stunde gelaufen ist und ich meine es hat sich schon etwas verbessert oder ich gewöhne mich daran, warte ich da noch damit. Oder ich warte auf das Weihnachtsgeld und kaufe mir ein schrägverzahntes Neugart-Getriebe.
Einer der Gründe für das Getriebe war, das ich für eine Variante mit Riemenscheiben, keinen Riemenspanner der über einen Hebel ein-/ausgeschwenkt werden kann, von der Stange gefunden habe.
Jetzt, nach dem Umbau, habe ich gemerkt: Der Riemen kann, bei moderater Riemenspannung, recht einfach über das große Handrad abgezogen werden. Durch die größere Antriebsriemenscheibe von 70mm ist da keine allzu stramme Riemenspannung erforderlich, damit der Riemen nicht durchrutscht.
Diese Erkenntnis werde ich beim nächsten Umbau berücksichtigen, es steht da noch eine zerlegte Adler 5 und eine Adler 20 auf der Aufgabenliste.

Beste Grüße
Wolfgang

[3607]

Hallo Wolfgang!

Jetzt, nach dem Umbau, habe ich gemerkt: Der Riemen kann, bei moderater Riemenspannung, recht einfach über das große Handrad abgezogen werden. Durch die größere Antriebsriemenscheibe von 70mm ist da keine allzu stramme Riemenspannung erforderlich, damit der Riemen nicht durchrutscht.

...der Handradriemen müsste doch auch locker werden, wenn du die Maschine ein Stück nach hinten kippst...

Grüße, Jürgen

[okidoki]

Hallo Jürgen,

...der Handradriemen müsste doch auch locker werden, wenn du die Maschine ein Stück nach hinten kippst...

Bei der ursprünglichen Schwungrad/Rundriemenkonstruktion (Fußbetrieb) muss der Rundriemen abgenommen werden um die Maschine zu kippen, da die Handradachse senkrecht über der Schwungradachse steht.

Einer der Gedanken die zum Planetengetriebe geführt hatten war: Höhere und bessere/gleichmäßigere Kraftübertragung benötigt einen Keilriemen.
Diesen Keilriemen kann ich, aufgrund der geringeren Dehnung, nicht so einfach wie den Rundriemen über das Handrad abziehen. Folglich muß die neue Antriebsriemenscheibe in einer Linie Handradachse - Tischgelenk - Antriebsriemenscheibe liegen um die Maschine abkippen zu können ohne den Keilriemen zu entspannen.
Hier ein passender Beitrag: https://www.naehmaschinentechnik-forum. ... 55#p177355

Die neue Erkenntnis nach dem Umbau war: Durch den größeren Durchmesser der Antriebsriemenscheibe von 70mm (minimal 45mm) muß der Keilriemen nur moderat gespannt werden ohne durchzurutschen. Diese moderate Spannung erlaubt es den Keilriemen, ohne zu entspannen durch ein abkippen der Maschine, vom Handrad zu nehmen. Hierzu den Riemen mit der Hand über den Rand der Riemenscheibe drücken und durch gleichzeitiges drehen von Hand wickelt er sich von der Riemenscheibe ab. Ist zwar nicht nach der reinen Lehre und auf die Dauer nicht das beste für den Keilriemen, aber es funktioniert.

Dadurch ist es nicht mehr zwingend erforderlich die Achsen in einer Linie anzuordnen, ich hätte auch die gewünschte Untersetzung über eine große Keilriemenscheibe auf der ursprünglichen Schwungradachse erreichen können. Wäre aber eine riesige Riemenscheibe mit 700mm Durchmesser geworden.

Beste Grüße
Wolfgang