缝纫机中的进给量和进给方向控制装置及方法

摘要

本发明公开了一种用于控制缝纫机中的布料进给量和进给方向的装置及方法，在这种装置和方法中，通过用电机对布料的进给量和进给方向进行控制，由此不仅可以用由面线和底线构成的针脚生产出各种图案，还可以加快缝纫操作的速度。这种装置包括：操作员接口装置，用于根据操作员的意图输入布料的进给量和进给方向；电机驱动控制装置，用于根据通过操作员接口装置输入的与布料的进给量和进给方向相关的进给信息而输出电机驱动控制信号；以及布料进给控制装置，用于根据来自电机驱动控制装置的电机驱动控制信号控制电机的旋转方向和转速。

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于控制缝纫机中的进给量和进给方向的控制装置及方法，特别涉及一种利用电机来控制布料的进给量和进给方向的控制装置及方法，利用这种装置和方法，不仅可以用由面线和底线构成的针脚生产出各种图案，还可以加快缝纫操作的速度。

现有技术

图8的分解立体图示出了现有技术中的一种用于控制进给量和进给方向的装置。

如图8所示，现有技术中，一般是通过沿顺时针或逆时针方向转动进给调节盘12来改变机械结构，来对进给齿条10的进给量进行控制。通过推压逆行杆13或驱动逆行操作杆(图5的50)来驱动逆行线圈(图5的54)、并将逆行调节杠杆轴(图8的32)仅转动任意的角度，来控制进给方向的变换。

当进给调节盘12被沿顺时针或逆时针方向转动时，与进给调节盘12啮合的进给调节盘轴14将被转动以做前进或后退运动。进给调节盘轴14的周边形成有螺纹槽。一个臂(未示出)以可旋转的方式支撑进给调节盘轴14，并与一个进给调节器16产生接触。因此，随着进给调节盘12的转动，进给调节盘轴14将做前进或后退运动，并同时带动进给调节器16旋转，进而使与进给调节器16的一端枢轴连接的进给调节器连杆18做上或下方向的运动。

进给调节杆20与进给调节器连杆18相连，并且被固定地耦合在逆行调节杠杆轴32上。因此，当进给调节器连杆18做下行运动时，进给调节杆20将围绕逆行调节杠杆轴32转动。结果，和进给调节杆20一起固定于逆行调节杠杆轴32上的压缩调节器24也按照与进给调节杆20相同的方向转动。

当压缩调节器24转动时，与压缩调节器24相连的压缩调节杆26将按照与进给调节器连杆18相反的上行方向运动。当压缩调节杆26向上的运动被传递至切换器(进给调节器轴)28时，切换器28的停止角度将发生变化，随着切换器28的停止角度的变化，进给量也会发生变化。

以下将对一种其中进给齿条10根据受控的进给量来进给的机构进行说明。

如图8所示，切换器28与切换器连杆(进给调节器轴连杆)30相连。切换器连杆30则与进给凸轮连杆36和进给摇杆曲柄(feed rocker crank)33连接。这里，动力从切换器连杆30通过进给凸轮连杆36传递至进给摇杆曲柄33，它起到了使进给齿条10做前后运动的驱动力的作用。随着下驱动轴42的转动，传递至形成于下驱动轴42一端的偏心轮部分44上的动力成为动力源，使进给齿条基座连杆46做上下运动，并使与进给齿条基座连杆46枢轴连接的进给齿条基座48也做上下运动，从而使附着在进给齿条基座48上端的进给齿条10做上下运动。

接下来将对进给齿条10的上/下运动传动机构和前后运动传动机构进行详细说明。切换器连杆30包括：与切换器28连接并用于根据切换器28的停止角度来滑动的部分；与下驱动轴42和进给凸轮34协同工作并一起固定于进给凸轮连杆36上的摇动部分；以及与固定于水平滚销38上的进给摇杆曲柄33相连的部分，该部分被用作固定于水平滚销38上的进给摇动托架40的驱动源。

当切换器28的角度一定时，下驱动轴42接收到上驱动轴旋转所产生的旋转力。此时，与进给凸轮34(它与下驱动轴42相连，并且进行偏心运动)连接的进给凸轮连杆36将做上下运动。与切换器28相连的切换器连杆30的第一部分均匀地沿着上下方向运动同时也沿前后方向运动，如图10A和10B所示。这时，当切换器28被垂直地固定成直角时，切换器连杆30就不能沿前/后方向运动。

因此，与进给摇杆曲柄33相连的切换器连杆30将前后摇动，进而使进给摇动托架40也一起做前后摇动。而且，如图11A至11D所示，进给齿条10将由于进给凸轮34传递过来的上下运动和进给摇动托架40传递过来的前后运动而做椭圆运动。结果，就可以进给布料了。

下面更具体地说明上述内容。当操作员沿着从“2.5”到“0”的方向转动进给调节盘12时，所产生的转动力将如上述那样通过诸如进给调节器16、进给调节凸轮连杆18、进给调节杆20、压缩调节器24以及压缩调节杆26的传动机构而被传递给切换器28。结果使得切换器28的停止角度被改变。当进给调节盘12被设定至“0”时，通过传动机构被传递给切换器28的转动力将使切换器28的停止角度停止在0度角上。而且，进给齿条10将沿上/下方向往复运动，而不在前/后方向上摆动。

接下来将对一种用于控制进给方向的装置进行说明。这种用于控制进给方向的装置含有与用于控制进给量的装置相同的机构。换句话说，这种用于控制进给方向的装置的结构与上述由图8示出的用于控制进给量的装置的结构类似。具体来说，这两种装置在切换器28之后具有完全相同的动力传输机构。因此，以下对与用于控制进给方向的装置的操作有关的说明只涉及它与用于控制进给量的装置的不同之处。当操作员压下逆行杆13时，逆行调节杠杆轴32在紧固螺丝15的旋转作用下与逆行杆13扣紧。这里，逆行调节杠杆轴32的转动与在用于控制进给量的装置中起到作用的进给调节盘12的转动相似，即，沿顺时针方向或逆时针方向转动。结果，逆行调节杠杆轴32的旋转运动通过压缩调节杆26被传递给切换器28。在这种情况下，逆行杆13受压与进给调节盘12的转动之间的差就是切换器28的运动范围。更具体地说，当进给调节盘12被转动时，切换器28将进行分段的旋转运动，这样，切换器28的运动范围就被置于“零”进给量与“最大”进给量之间。

但是，当逆行杆13受压时，切换器28适合于在经过作为“零”进给量的零点(零点指的是切换器28的停止角度，在该停止角度，当进给量被设定为“零”值之后，切换器28将使进给齿条10在初始操作位置附近做上下运动)而在切换器28的最大运动范围内运动，

例如，当逆行杆13在前进时的进给量被设定为“0”之后被压下时，切换器28的停止角度不会改变。但是，当逆行杆13在前进时的进给量被设定为“2.0mm”之后被压下时，切换器28将从零点至多转动至与“2.0mm”数值相对应的停止角度上。因此，与切换器28相连的切换器连杆30也一同做前后运动，从而使进给方向得到改变。在这种情况下，压缩调节盘11必须具有2.0mm的刻度。

也就是说，在用于控制前进时的进给量的进给调节盘12具有2.0mm刻度的前提下，当用于限制逆行时的进给量的压缩调节盘11具有“0(零)”刻度时，即使逆行杆13被压下，切换器28也将维持在其位于零点的停止角度上。另外，当压缩调节盘具有2.5mm的刻度时，切换器28将维持在零点以外的一个与2.5mm的逆行进给量相对应的垂直角度上。

现在将参考图9对利用一(半自动)的逆行操作杆50来控制进给方向的装置进行说明。

当操作员操作该半自动逆行操作杆50时，将接通逆行按钮开关52，为逆行线圈54提供电信号。因此，逆行线圈54被驱动。

接下来，逆行线圈54的运动被传递给与逆行线圈54相连的逆行杆托架56、逆行杆连杆57、逆行杆连接托架58以及逆行调节杠杆轴(图8的32)。然后，该运动通过进给调节杆(图8的20)、压缩调节器(图8的24)以及压缩调节杆(图8的26)被传递给切换器(图8的28)。

按照这种方式传递的动力将迫使进给方向发生改变。当逆行操作杆50被松开时，逆行按钮开关52将被来自逆行操作杆弹簧60的恢复力关闭，之后，提供给逆行线圈54的电信号被截断，以使逆行线圈54停止工作。结果，逆行调节杠杆轴(图8的32)将沿相反的方向转动，从而使切换器28返回到前进时的位置。

如上所述，在现有技术中，除了控制进给量的控制装置之外，还需要配备一些附件，如逆行杆13、逆行操作杆50，等等。另外，在进给量控制装置中，操作员必须在逆行线圈54操作期间手工转动进给调节盘12，因此带来了不便。

现有装置的另一个缺点在于，操作员需要在转动进给调节盘12的同时观察由0.5mm为单位的刻度，这样就不可能实现精确的控制操作。

另外，当使用逆行杆时，需要增加部件的数目。因此，这使得缝纫机难以实现结构的简单化。

还有，由于逆行线圈性能的限制，所以其改变进给方向的响应速度只能达到约1000rpm。因此，难以适应需要在4500rpm或更高速度工作的工业缝纫机。

另外，当逆行操作被反复执行时，逆行线圈会发生过载，从而导致正确地传输动力、或者不能工作的故障。

发明内容

因此，本发明就是针对现有技术中的上述问题而产生的，本发明的目的是提供一种缝纫机中的进给量和进给方向控制装置及方法，在这种控制装置和方法中，用电机来控制布料的进给量和进给方向，因此不仅可以用由面线和底线组成的针脚进行各种缝纫操作，还可以加快缝纫操作的速度。

本发明的另一个目的是提供一种用于控制缝纫机中的进给量和进给方向的控制装置及方法，在这种装置和方法中，布料的进给量和进给方向受到电机的控制，因此进给量可以得到更加精确的控制。

为了实现本发明的上述及其它目的，本发明提供了一种缝纫机中的进给量和进给方向控制装置，该装置包括：操作员接口装置，用于输入布料的进给量和进给方向；电机驱动控制装置，用于根据通过所述操作员接口装置输入的与布料的进给量和进给方向有关的进给信息而输出电机驱动控制信号；以及布料进给控制装置，用于根据来自所述电机驱动控制装置的电机驱动控制信号控制电机的旋转方向和转速。

根据本发明的控制装置的特征在于，缝纫机以锯齿形的方式进行缝纫操作，同时针杆在x轴方向上做往返运动。

根据本发明的控制装置的特征在于，它还含有传感装置，用于检测电机是否被驱动，并将检测结果反馈回所述电机驱动控制装置，以便检查电机是否根据所述进给信息而被驱动，并且校正电机的驱动状态。

根据本发明的控制装置的特征在于，所述操作员接口装置包括：输入部分，用于根据操作员的意图来输入布料的进给量；以及显示部分，用于在所述控制部分的屏幕上显示通过所述输入部分输入的布料进给信息。

根据本发明的控制装置的特征在于，被输入至所述输入部分的布料的进给量是前进时的进给量或者逆行时的进给量。

根据本发明的控制装置的特征在于，所述电机驱动控制装置包括：第一控制部分，用于根据布料的进给量和进给方向来产生进给信息；以及第二控制部分，用于通过与所述第一控制部分进行通信来接收所述进给信息，并根据所述进给信息输出电机驱动控制信号。

另外，根据本发明的控制装置的特征在于，在响应所述进给信息以产生用于改变电机位置的控制信号之前，所述电机驱动控制装置产生用于将电机的位置改变为一个基准位置的控制信号。

根据本发明所述装置的特征在于，所述进给信息为针脚宽度信息。

为了实现本发明的上述及其它目的，本发明提供了一种用于控制缝纫机中的进给量和进给方向的方法，该方法包括以下过程：识别过程，对按照操作员的意图输入的布料的进给量和进给方向进行识别；以及控制过程，产生与布料的进给量和进给方向有关的进给信息，并根据所述进给信息对电机的旋转方向和转速进行控制。

根据本发明的控制方法的特征在于，还包括一个检测过程，所述检测过程按照以下方式执行：检测电机是否被驱动，并反馈检测结果，检查电机是否根据所述进给信息而被驱动，并且校正电机的驱动状态。

根据本发明的控制方法的特征在于，被输入至输入部分的布料的进给量是前进时的进给量或者逆行时的进给量。

根据本发明的控制方法的特征在于，所述控制步骤还包括以下步骤：在响应所述进给信息以改变电机的位置之前，将电机的位置改变为基准位置。

根据本发明的控制方法的特征在于，所述控制步骤包括以下步骤：提供一个校正设定模式，以将操作员预设的进给信息改变成所需的进给信息，并重新保存改变后的结果。

根据本发明所述方法的特征在于，所述进给信息为针脚宽度信息。

本发明提出了一种用于通过电机控制缝纫机中的进给量和进给方向的装置，该装置利用电机和牙轮皮带带动一个逆行杠杆轴以取代转动进给调节盘。在该缝纫机中，包括逆行杠杆轴、压缩调节器、切换器、切换器连杆、进给摇杆曲柄、进给摇杆托架、进给齿条基座以及进给齿条。本发明采用了一种模式，它能够通过带有控制装置的电磁机构来控制进给量和进给方向，从而取代了通过机械结构来控制进给量和进给方向的方式。

本发明采用电机而不是机械结构来控制布料的进给量和进给方向，因此，就可以利用由面线和底线构成的针脚来形成各种图案，并且缝纫操作也可得到快速执行。

而且，由于可以在每一个针脚上对布料的进给量和进给方向进行控制，因此就可以生成各种图案，并可提高工作效率。

再有，由于本发明采用电机来控制进给量，因此可以进一步控制进给量的精度。

另外，由于操作员能够通过诸如LED等显示装置来直接检查布料的进给量(前进时的进给量或逆行时的进给量)，因此操作员就能够方便地进行检查。

附图的简要说明

通过下面结合附图做出的详细文字说明，本发明的上述目的、特征及优点将变得更加清楚，在以下的附图中：

图1是根据本发明实施例的用于控制缝纫机中的进给量和进给方向的控制装置的结构的方框图；

图2是根据本发明另一实施例的缝纫机中的进给量和进给方向控制装置的结构的方框图；

图3是根据本发明的电机与逆行调节杠杆轴相连的侧视图；

图4是一个操作流程图，用于解释根据本发明的在缝纫机中利用电机来设定进给量的方法；

图5是一个操作流程图，用于解释根据本发明的在缝纫机中利用电机来校正进给量的方法；

图6示出了一个能够由本发明的缝纫机缝制出的L形针脚；

图7示出了一个能够由本发明的缝纫机缝制出的辐射状图案。

图8的分解立体图示出了现有技术中的一种用于控制进给量和进给方向的装置；

图9的分解立体图用于说明图8所示逆行按钮与逆行杆之间的关系；

图10A示出了图8所示切换器连杆的前进和逆行时的运动状态；

图10B示出了图8中适用的切换器连杆的前进和逆行时的运动状态；

图11A示出了进给齿条根据进给量所做的运动状态；

图11B示出了进给齿条根据进给量所做的运动状态；

图11C示出了进给齿条根据进给量所做的运动状态；

图11D示出了进给齿条根据进给量所做的运动状态。

优选实施例的详细说明

以下将参考附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

图1的方框图示出了根据本发明实施例的用于控制缝纫机中的进给量和进给方向的控制装置的结构。图2的方框图示出了根据本发明另一实施例的缝纫机中的进给量和进给方向控制装置的结构。图3的侧视图示出了电机与根据本发明的逆行调节杠杆轴相连的状态。

如图1所示，一种缝纫机中的进给量和进给方向控制装置包括：操作员接口装置100，用于根据操作员的意图来输入布料的进给量和进给方向；电机180，它通过牙轮皮带(图3的190)而与逆行调节杠杆轴(图3的32)相连；电机驱动控制装置200，用于根据进给量和进给方向来产生进给信息，并根据此进给信息输出电机驱动控制信号；布料进给控制装置300，用于响应所述电机驱动控制信号而控制电机180的正向或反向旋转和控制电机180的转速；以及传感器400，用于检查电机180是否被驱动，并且将检查结果反馈回电机驱动控制装置200。从传感器400输出的检测信号使电机驱动控制装置200能够检查电机180是否根据进给信息被驱动，并且能够校正电机180的驱动状态。

图2的方框图示出了根据本发明另一个实施例的缝纫机中的进给量和进给方向控制装置的结构。在图2中，输入单元110用于根据操作员的意图来输入布料的进给量，选择单元120用于根据操作员的意图来输入布料的进给方向。显示单元140用于在屏幕上显示由操作员输入的布料进给信息。

操作员可以通过输入单元110输入前进时的进给量或逆行时的进给量。选择单元120使用ON/OFF开关。当选择单元120被操作员设定为ON(开)状态时，在控制单元130的控制下缝纫操作将在前进方向上执行。但是，当选择装置120被设定为OFF(关)状态时，在控制单元130的控制下缝纫操作将在逆行方向上执行。

控制单元130根据布料的进给量和进给方向而产生进给信息(具体来说是针脚宽度信息)。主控制单元160通过与控制单元130进行通信来接收进给信息，并且根据给该进给信息输出电机驱动控制信号。

主控制单元160将电机驱动控制信号输出给电机驱动单元170。这里，在改变电机180的当前位置之前，输出电机驱动控制信号作为一个用于将电机180的当前位置改变为基准位置的控制信号。另一方面，主控制单元160提供了一个校正设定模式，用于将操作员预设的进给信息改变成所需的进给信息，并重新保存改变后的结果。

电机驱动单元170根据来自主控制单元160的电机驱动控制信号以驱动电机180。

图3的侧视图示出了一个结构，在该结构中，电机被与根据本发明所述的一个逆行调节杠杆轴相连。如图3所示，逆行调节杠杆轴32和驱动电机180的轴181的端部都配备有皮带轮。该皮带轮与牙轮皮带190啮合。因此，当电机180被驱动时，电机180的驱动力将通过牙轮皮带190传递给逆行调节杠杆轴32。

本发明不仅被应用在其中缝纫操作被执行同时针杆沿x轴方向做往返运动的缝纫机中，而且还可被应用在其中进给量和进给方向通过电机受到控制的缝纫机上。

下面将参考图1至图7对一种用于在具有上述结构的缝纫机中控制进给量和进给方向的方法进行说明。

图4是一个操作流程图，用于解释根据本发明的在缝纫机中利用电机来设定进给量的方法。图5是一个操作流程图，用于解释根据本发明的在缝纫机中利用电机来校正进给量的方法。图6示出了一个能够由本发明所述缝纫机缝制出的L形针脚。图7示出了一个能够由本发明所述缝纫机缝制出的辐射状图案。

首先参考图4对用于控制进给量的方法进行说明。当操作员接通缝纫机的电源(S100判断为是)时，控制单元130产生并输出与进给方向相关的进给信息信号。当该进给信息信号从控制单元130输入主控制单元160时，主控制单元160将电机180的当前位置改变为一个基准位置(S110)，并且向控制单元130输出表示电机的基准位置已完成改变的信号。

控制单元130判断针脚宽度调整信号是否由操作员通过输入单元110输入(S120)。作为判断结果，如果针脚宽度调整信号已被输入，则控制单元130先将该针脚宽度调整信号保存在内部存储器中，然后再将该针脚宽度调整信号发送给主控制单元160。根据这个针脚宽度调整信号，主控制单元160向电机驱动单元170输出电机驱动信号。电机驱动单元170使电机180根据电机驱动信号而做正向或反向旋转，并由此带动逆行调节杠杆轴(图3的32)做正向或反向旋转。

更具体地说，当一个前进时的进给量(或进给量A)以及一个逆行时的进给量(或压缩量B)通过输入单元110被输入时，控制单元130将把进给量A和B都保存到内部存储器中。控制单元130沿着增加或减少进给量的方向使电机180转动至最终进给量C(C＝A+B)。这个转动力通过牙轮皮带190被传递给逆行调节杠杆轴(图3的32)，以使逆行调节杠杆轴32转动。

此时，传感器400检测与逆行调节杠杆轴(图8的32)有关的转动信息，然后将检测到的转动信息输出给主控制单元160。主控制单元160判断逆行调节杠杆轴(图3的32)是否被转动了上述进给量C，并将电机驱动信号输出给电机驱动单元170，以对电机180的转动量进行校正。

因此，逆行调节杠杆轴(图3的32)的转动通过压缩调节器(图8的24)被传递给切换器(图8的28)。切换器(图8的28)则将停止角度保持在与上述进给量(C)相应的程度上，这样，切换器28的停止角度就仅仅改变与进给量(C)相应的量。

结果，在操作员输入不同的输入值之前，缝纫机将执行缝纫操作以形成与进给量相对应的各个针脚。

另一方面，作为步骤S120中的判断结果，如果针脚宽度调整信号未被输入(S120中判断为否)，则主控制单元160将判断操作员是否输入了取消信号(S130)。如果操作员输入了取消信号，则结束缝纫。但是，如果操作员没有输入取消信号，则程序返回至步骤S120继续执行。

具体来说，当电机180转动以改变切换器(图8的28)的停止角度时，最终进给量也被改变。当切换器(图8的28)的停止角度改变从而迫使进给凸轮连杆(图8的36)的驱动路径发生变化时，进给方向将被改变。

于此同时，操作员也可以随意地校正如上设定的针脚宽度。为此，操作员必须利用输入单元110选择校正设定模式。

下面将参考图5对用于校正进给量的方法进行说明。

控制单元130判断否通过输入单元110选中了针脚宽度校正设定模式是(S200)。

作为步骤的判断结果，如果针脚宽度校正设定模式被选中(S200判断为是)，则控制单元130将判断针脚宽度调整信号是否被输入(S210)。如果针脚宽度调整信号被输入(S210判断为是)，则将根据该针脚宽度调整信号产生和输出与进给量相关的进给信息信号。主控制单元160根据上述进给信息信号，将用于驱动电机180的电机驱动信号输出给电机驱动单元170。

另外，控制单元130还将上述操作员选择的针脚宽度调整信号输出至显示单元140(S240)，以允许操作员确认结果。然后，控制单元130判断操作员是否输入设定信号(S250)。作为步骤S250中的判断结果，如果设定信号已被输入(S250判断为是)，则控制单元130将在内部存储器(未示出)中储存针脚宽度调整信号和电机位置信息(S260)，以对保存在内部存储器中的现有信息进行更新。

接下来将对一种用于控制进给方向的方法进行说明。当操作员通过输入单元110输入进给量A＝2.0mm，B＝1.0mm时，选择单元120被打开。控制单元130识别出缝纫操作应该反向进行，并对进给量A和B进行相互比较，然后通过主控制单元160将电机驱动信号输出给电机驱动单元170，以使电机180按照与|A|+|B|的进给量相当的数值|3|的转动量进行转动。

电机180的转动力依次传递给牙轮皮带、逆行调节杠杆轴(图8的32)、压缩调节器(图8的24)以及切换器(图8的28)。切换器(图8的28)具有一个垂直的角度以维持与1.0mm的逆行时的进给量相对应的停止角度。随着上驱动轴的转动，形成具有与1.0mm的逆行时的进给量相对应的宽度的针脚。

另外，当操作员生成诸如表1和表2所示的数据时，或者从外部向控制单元130的内部存储器中存入预编程的图案数据之后执行缝纫操作任务时，将根据上述存储器中记录的逆行调节杠杆轴的位置(称为Y方向的进给量，即压缩量)以及X方向的进给量对电机180进行控制，从而生成如图6和图7所示的L形针脚的刺绣图案。

(表1)

L形针脚图案

针脚顺序    0 1 2 3 4 5 6逆行调节杠杆轴位置(mm)    0 2mm 2mm 0 0 2mm 2mmX方向进给量(mm)    0 0 0 3mm-3mm 0 0

(表2)

辐射状图案

针脚顺序012 34 56 7  8  9  10  11  12  13  14  15  16…逆行调节杠杆轴位置(mm)022-22-1.51.5-1  1 -0.5  0.5  0  0  0.5 -0.5  1  1…X方向进给量(mm)000 10 1.50 2  0  2.5  0  3  0  2.5  0  2  0…

以上说明了本发明的一些实施方式，本发明并仅限于这些实施方式，在不脱本发明实质精神的范围内，本发明可以有多种的实施方式。