縫紉機紗線張力裝置的製作方法

2023-05-20 14:48:41

專利名稱：縫紉機紗線張力裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及適合於通過電氣控制改變紗線張力的縫紉機的紗線張力裝置。
在本領域中眾所周知縫紉機的紗線張力裝置包括一個紗線張力機構(紗線張力盤型或旋轉張力型等)，和驅動紗線張力機構的驅動裝置。
作為驅動裝置，例如，現在正在使用的有音圈電機，有正比螺線管，或一個氣動汽缸的活塞與一個正比螺線管閥的組合。採用電氣控制驅動裝置，例如，給予紗線的張力是隨著變化了的紗線張力盤之間的壓力而不斷變化，或者隨著正在變化的旋轉張力機構的旋轉盤負荷而不斷的變化。
然而使用上述傳統的驅動裝置有幾個問題。
首先，音圈電機有一個可動部分(一插棒式鐵心)，其周圍繞有線圈，並有給線圈通電的導線，隨著可動部分的運動而運動，因此，其易於損壞，結果耐久性差。
其次，音圈電機的缺點是必須有一個昂貴的具有強磁力的磁鐵，而且要有好的線性和好的可靠性。為了在張力機構上獲得強的張力，磁鐵必須尺寸很大，因而裝置的造價很高。
正比螺線管或正比螺線管閥有一個特性，即使在電力(電流或電壓)恆定不變時，可動部分的行程發生變化時推力就變化。另一方面，當使用盤型張力機構時，行程和推力的變化影響紗線張力，很難精確地控制紗線張力。
考慮到上述問題，本發明的目的就是提供一個紗線張力裝置，該裝置利用較低的製造成本精確控制紗線張力。
為了解決上述問題，本發明提供了一種縫紉機紗線張力裝置，該裝置包括安裝在縫紉機上的一個紗線張力機構和驅動紗線張力機構以改變由該紗線張力機構出來的紗線張力的螺線管。根據本發明的第一個方面，螺線管的特性是，在給驅動裝置供電C不變的情況下，至少在可動部分行程S的特定區段上，行程S發生變化時，驅動裝置可動部分推力F的變化基本上為零。紗線張力隨著控制電力C而變化，驅動張力裝置的可動部分的行程置於特定的行程區段。
根據本發明的第一方面，由於行程限制在一個特定的區段，所以推力不受行程變化的影響，這就很容易精確控制紗線張力。換句話說，即使根據紗線尺寸(紗支數)紗線張力盤之間的間隙發生變化時，或當由於張力盤壓力引起的紗線輕微變形而改變行程時，紗線張力始終得到控制，因為推力與可動部分的行程變化無關。
其次，線圈繞在一固定部分上，而不是繞在可動部分上，這樣就避免線圈導線的損壞，因而有較高的耐久性。
另一優點是，螺線管在不使用昂貴的磁鐵時仍產生相當高的推力，因而可在較低造價時得到很大的紗線張力。
在根據本發明第一個方面的基礎上、根據本發明的第二個方面，螺線管有這樣一種特性，即在一恆定行程S時，當電力C增加時，推力F的變化就增加。因此，由於行程置於特定的區段，當電力增加時，紗線張力也增加。
在紗線張力裝置中，一般主張在低張力區內，在窄的張力範圍內精細調整紗線張力，而在高張力區，在一個相當寬的張力範圍內調整紗線張力。由於利用了上述螺線管特性，才能完成這些調節要求。
換句話說，對於恆定的電力偏差ΔC，當大電力時，相對於電力偏差ΔC而產生的推力偏差ΔF就大，在小電力時，相對於電力偏差ΔC而產生的推力偏差ΔF就小。其次，通常偏差ΔC可被控制使之與電力值C無關。因此，在低張力區內紗線張力精細可調，而在高張力區內紗線張力能在一寬的範圍內可調。
在本發明第一個方面的基礎上，根據本發明的第三個方面，縫紉機是一種鎖眼機，它所鎖縫的扣眼包括左/右側Z字形部分和上/下套結部分，它們都是在電氣控制下完成的，其中，左/右側線縫時的驅動裝置在較大電力範圍內進行，而上/下套結部分是在較小電力範圍內進行。
在本發明的第二個方面的基礎上、本發明的第四個方面，正如在第三個方面所述，左/右側Z字形部分和上/下套結部分分別在不同電力值控制下縫製。
在鎖眼機中，一般套結部分針線張力較低，在左/右側Z字形部分較高。根據扣眼線縫的尺寸和形狀，在上/下套結部分，紗線張力需要精細調節，而在左/右側Z字形部分需要寬的調節範圍。
根據本發明的第三和第四方面，如第一和第二方面，很容易完成在上/下套結部分在低張力範圍內對紗線張力的精細調節，以及在左/右側相當高張力範圍內對紗線張力在寬的範圍內進行調節。
下面對附圖進行簡要的說明。


圖1是本發明帶有紗線張力裝置的縫紉機的透視圖。
圖2是圖1的紗線張力裝置的側視圖。
圖3是圖1的紗線張力裝置的分解透視圖。
圖4是紗線張力裝置的螺線管斷面圖。
圖5是圖4的螺線管推力對行程的特性曲線圖。
圖6是圖4的螺線管推力對電流特性曲線圖。
圖7是縫紉機控制電路方框圖。
圖8是圖4的驅動螺線管的螺線管驅動裝置的線路圖。
圖9是由鎖眼機縫製的扣眼線縫的一個例子。
本發明的實施例將參照附圖進行描述。
如同圖1所示，紗線張力裝置1安裝在縫紉機100的臂81上，以便從提升裝置82觀察，在面線供應源一側給面線施加張力。在縫紉機100的實施例中，例如，這是一種工業循環縫紉機(鎖眼機)，對於放在縫紉臺83上的織物布料M形成如圖9所示的扣眼線縫90。該扣眼線縫90是由扣眼91的左/右側Z字形部分92，92，和上/下套結部分93，93組成。縫紉機100通過在Y方向上移動夾在滑板85和布料夾86之間的織物M(見圖1)，同時通過安裝在臂81內的針縫機構(圖上沒有表示出來)在X方向上移動可動針84，來形成扣眼線縫90。此外，在縫紉時，工作剪切刀87下落剪開扣眼91，在縫紉結束時，面線被剪斷，並由紗線剪切刀87保持著面線。
同時，當縫紉機100是一臺紐孔鎖眼機來完成紐扣孔眼的線縫時，紐孔部分與上述上/下套結部分一致。
在形成線縫90時，面線張力必須根據左/右側Z字形部分92，92和上/下套結部分93，93進行變化。那是因為在上/下套結部分93的線跡節距大，紗線張力需要小，而在左/右側Z字形部分92則需要相當大的張力，因為此時線跡節距小。因此紗線張力通過電氣控制的紗線張力裝置1、根據線縫90的不同部分，自動變化到合適的值。
另外，當線縫90的尺寸和形狀有變化時，和織物種類以及生成的線縫的外觀發生變化時，在左/右側和上/下套結部分的張力都將進行重新調整。
紗線張力裝置1包括在圖2和圖3上所示的機械部分，作為縫紉機100的控制器40(圖7)的電路和螺線管60以及螺線管驅動裝置50(圖8)。
在圖2和圖3表示的紗線張力機構19給予夾在固定盤66和可動盤67之間的面線以阻力，在縫紉過程中隨著由螺線管60產生的推力而不斷變化阻力，從而使紗線張力能動態地變化。
通過插孔69a，69a和插孔81Aa，81Aa，在螺線管框架62上的每個螺紋孔60a，穿通支撐構件69的每個插孔69a，以及穿通臂臺架81A的每個插孔81Aa，把螺栓71，71擰到螺紋孔60a，60a上。為此，支撐構件69固定在臂臺架81A的外面，而螺線管60則固定在臂臺架81A的裡面。
可動螺栓68包括螺紋部分68b，軸杆部分68a和帶螺絲刀槽口的開槽頭部68c。軸杆部分68a在其外表面上有槽68d以便讓面線通過。螺紋部分68b與軸杆部分68a一起通過中心通孔66a，67a和插孔69b，擰到螺紋孔61a，而螺紋孔61a在插棒鐵心61的軸向末端，中心通孔66a，67a分別通過固定盤66和可動盤67，而插孔69b通過支撐構件69。插棒鐵心61與可動部分一致。在可動螺栓68和插棒鐵心61之間的螺紋嚙合長度(固定部分)是由位於軸線方向上的螺紋部分68b上的定位螺母70來調整。在盤66和盤67之間相對的部分位於軸杆68a上的槽孔68d處。有了這種結構，當可動盤67在軸向上移動、離開固定盤66時，頭部68c跟著可動盤移動，從而引起插棒鐵心61在同一方向運動。
如圖4所示，螺線管60包括框架62，線圈的線圈架63，線圈64，插棒鐵心61和磁鐵構件65。插棒鐵心61通過軸承62A和62B支撐在框架62上，可在軸向上運動。但不能轉動。磁鐵構件65在插棒鐵心61的中央與其固定為統一整體。磁鐵65是圓柱形的，並且帶有開槽部分65a。
開槽部分65a在特定的行程區段產生恆定的磁路導磁量，並且螺線管61的推力對行程的特性曲線有如圖5所示的磁滯曲線。這就是說，存在著一個特定的行程區段W(圖5上從S開始的一定範圍)，在此區段，當螺線管61的行程變化時，推力(圖2上箭頭F指出的)基本上不變。
螺紋部分68b與插棒鐵心61嚙合的長度允許在軸向上改變插棒鐵心的位置。螺母70固定在這樣的位置，也就是行程要鎖定在特定的區段W，而此時盤66和盤67之間的間隙從無紗線的接觸狀態變化到有面線通過其中的分離狀態。
把插棒鐵心設置到特定區段W的過程如下首先螺母鬆開，從螺線管60的底部開始到插棒鐵心頂端61b的突出的值W』要這樣確定，即，使得行程在由用螺絲刀或類似工具旋轉螺栓68使盤66和67接觸支撐構件69，使行程處在W區段。然後，擰緊螺母70，使螺栓68固定在插棒鐵心上。
圖6表示在一恆定行程範圍內推力對螺線管電流的特性曲線，該曲線是一磁滯曲線。該曲線具有如下特性當在一恆定行程範圍內螺線管電流C增加時推力F的位移就增加。螺線管60要調整使得在線圈64通電時把可動螺栓68縮進去。同時，當線圈電流增加時，引導螺栓68縮進的推力就增加。
同時，扣眼線縫的縫紉數據不僅包括形成左/右側部分和上/下套結部分的參數的線跡數據，而且還包括分別應用於左/右側部分和套結部分的紗線張力數據。這些紗線張力數據分別都有標準值，而且在此標準值周圍可在一定範圍內變化，這些標準值通過控制面板21輸入。螺線管則按照特定的紗線張力數據通以電流。正如以上所述，數據在一定範圍內是可變的，所以線圈電流也是可變的。
在圖6中，對於上/下套結部分的紗線張力對應的螺線管電流處於X1範圍，而對於左/右側部分紗線張力對應的螺線管電流別處於X2範圍內。因此，低的推力或低的張力應用於上/下套結部分的縫製，而大推力或高張力則應用於左/右側縫製。
當張力數據變化時，線圈電流則根據數據變化，在X1或X2範圍內也發生變化。當電流在X1和X2範圍內以最小偏差ΔC變化時，相對於ΔC的推力偏差在X2範圍內比在X1範圍內的大，這從圖6很容易看到。因此，相應於X1範圍內上/下套結縫紉時紗線張力是精細可調的，而在相對於X2範圍內左/右側縫紉時紗線張力則在相當寬的範圍內可調。
參看圖7和圖8，縫紉機100的控制器40包括紗線張力裝置1的控制裝置。控制器40包括CPU41，存儲控制程序和控制數據的只讀存儲器(ROM)42，用於存儲(通過控制面板21輸入的)儲縫紉數據的電可檫和可編程序ROM(EEPROM)43，用作CPU 41的工作區的隨機存取存儲器(RAM)44，用於控制脈衝電機完成織物供料和針縫動作的脈衝電機控制電路47，時鐘發生器45，復位電路46，用於從CPU 41數位訊號轉換到模擬信號的張力信號D/A轉換器49，以及用於驅動連接到轉換器49的螺線管60的螺線管驅動裝置50(圖8)。
CPU 41通過I/O接口(沒有表示出來)連接到用於輸入縫紉數據等的控制面板21，同樣，連接到在縫紉踏板中的踏板傳感器22，探測供料電機和針縫電機驅動量用的伺服探測器23，以及用於探測針杆和工作切刀87位置的機器頭傳感器24。
螺線管驅動裝置50有運行放大器OP1，通過負反饋定路穩定從D/A轉換器49來的模擬張力控制信號，和一恆流電路(由放大器OP2，FET Q1和電阻R1，R2，Rs組成)往螺線管60送出恆定電流1out，該恆定電流在預定張力控制信號放大倍數的基礎上與張力控制信號成正比。
現在來描述縫紉機100和紗線張力裝置1的運行。最初，扣眼線縫的縫紉數據，如線縫參數，張力數據和其他數據通過控制面板21輸入。我們的共同懸而未決的US專利申請Ser，No.09/105,475公開了扣眼縫紉參數的設定。這些數據可以預先儲存在EEPROM 43中，並且剛好在下一次設定時讀出。
設定好數據後，織物布料M放置在縫紉臺83上，然後，操作縫紉踏板，打開啟動開關。旋轉啟動開關驅動縫紉電機，送料電機和針縫電機，從而在讀出縫紉數據的基礎上縫製左/右側部分和上/下套結部分。在縫製每一部分時，從CPU 41中讀出張力控制信號，從而通過轉換器49和驅動裝置50把對應於張力控制信號的電流送給螺線管60，把對應於張力控制信號的電流供給螺線管60，便在插棒鐵心61上產生與供應的電流值對應的推力(在圖2中為F)。推力直接傳送到螺栓68，使其在圖2中往左運動。這樣兩個盤66和67相互推擠，從而給通過兩盤中間的面線施加阻力(張力)。
張力控制信號值在所設定的數據的基礎上隨著左/右側縫紉和上/下套結縫紉而變化。張力控制信號的變化引起螺線管推力的變化，這就是盤66和67之間的壓力的變化，從而改變紗線的張力。例如，在X2範圍內由左/右側縫紉張力數據確定的電流將把張力變到相當高的水平，在X1範圍內用於上/下套結縫紉的電流把張力變到低的水平。
同時，插棒鐵心61或螺栓68的行程被限制在特定的行程區段W。這樣就使推力維持恆定不變，因而，即使由於紗線變形或其它原因使盤67在軸線方向上移動，也不會改變張力。
其間，由於螺線管60的推力F對線圈電流C的特性曲線有如圖6所示的磁滯曲線，為了得到更準確的張力，最好根據所希望的張力增量/減量去校正張力控制信號，從而去校正推力F。
根據上述張力裝置1的實施例，很容易完成對紗線張力精確地控制，並且基本上與插棒鐵心行程無關，因為插棒鐵心61的行程處於特定行程區段W，在該區段推力是恆定不變的，與行程變化無關。而且，與傳統的音圈電機式紗線張力裝置相比，紗線張力裝置1的造價低，而且壽命提高。
螺線管推力按供應電流的平方增加，所以製造出的裝置在推力增加時張力就增加。這種特性對於控制紗線張力是有好處的，因為在低張力區容易精細地調整張力，而高張力區容易在相當寬的範圍內調整張力。為了縫紉扣眼90，縫紉套結部分93，93的張力是精細可調的，而縫紉左/右側部分92，92的張力則在寬的範圍內可調。
本發明紗線張力裝置1如同實施例所描述的，不僅可以應用於鎖眼機，而且還可以應用到，例如，鎖式線跡縫紉機及其他各種工業循環縫紉機。作為紗線張力裝置，本發明還可以應用到各種類型的裝置，還可應用於除了像本實施例中盤式之外的旋轉張力裝置等。作為驅動裝置，如果不把螺線管推力直接傳送到張力裝置，它可以通過連接部件或傳動部件把推力傳送到裝置。
按照本發明所附權利要求1的描述，很容易完成對紗線張力的精確控制，始終與可動部分的行程變化無關，因為行程設置在特定的行程區段，在此區段推力是不變的，與行程變化無關。此外，本發明裝置與傳統的音圈電機型裝置相比，可以用低造價製造出耐久性好的裝置。
按照本發明所附權利要求2的描述，一般適合於控制紗線張力，因為在低張力區很容易精細地調整張力，而在高張力區很容易在相當寬的範圍內調節張力。
按照本發明所附權利要求3的描述，完成扣眼線縫是有效的，因為在縫紉上/下套結部分時張力精細可調，而在縫紉左/右側部分時張力在寬的範圍內可調。
權利要求
1.縫紉機的紗線張力裝置(1)，包括安裝在縫紉機(100)上的紗線張力機構(19)，和用於驅動張力機構來改變由紗線張力機構施加給紗線的張力的螺線管(60)，張力機構如此給紗線以張力上述螺線管具有一種特性，在供給驅動裝置恆定電力C情況下，至少在上述可動部分行程S的一特定行程區段W內，相對於行程S的變化驅動裝置的可動部分(61)推力F的變化基本上是零；紗線張力的變化可由電力C來控制；並且作用於張力機構的可動部分的行程置於特定的行程區段。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，在一恆定行程S的情況下，當電力C增加時推力F的變化就增加，並且，驅動裝置的可動部分的行程置於特定的行程區段，使紗線張力隨電力的增加而增加。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，上述縫紉機(100)是在電氣控制下的一臺鎖眼機，所縫製的扣眼(90)由左/右側Z字形部分(92，92)和上/下套結部分(93，93)組成，並且左/右側部分是在給驅動裝置置於較大電力範圍時縫製，而上/下套結部分則在較小電力範圍時縫製。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，上述縫紉機(100)是一種鎖眼機，扣眼是由左/右側Z字形部分和上/下套結部分組成，並且，上述左/右側部分在給驅動裝置較大電力時進行縫製，而上/下套結部分則在給驅動裝置較小電力時縫製。
全文摘要
縫紉機用的紗線張力裝置,包括面線張力的紗線張力機構,和驅動紗線張力機構以便改變紗線張力的驅動裝置,而紗線張力可由給驅動裝置提供的電力來改變。裝置的可動部分的行程用S表示,部分的推力用F表示,供給裝置的電流用C表示,以及S和F的偏差分別用ΔS和ΔF表示時,驅動裝置具有如下的特性,即至少在電流恆定時一個特定的行程區段內,ΔF/ΔS約為零。此外,行程S置於特定的區段。
文檔編號D05B47/04GK1261113SQ0010106
公開日2000年7月26日 申請日期2000年1月14日 優先權日1999年1月18日
發明者田味一也, 椎名隆行 申請人:重機株式會社