专利名称：带可调压板的绗缝缝纫机及其操作方法
在制作绗缝织物时，例如将一个面层、一个内衬以及一层或多层填充材料结合在一起而形成诸如绗缝家具罩或床垫罩等物品时，通常要使用自动绗缝设备，通过以重复图案或重复图案列的形式施加的针脚而将这些材料层缝合在一起。这种绗缝织物的高速和经济性生产通常需要使用带有针列的设备，这些针被组合在一起，并被一个公共针脚形成机构驱动，从而以预定列同时施加多个图案。
在针的每次缝制之间，各织物层相对于这些针整体移动，以将下一针脚安置在绗缝图案中的理想点上。此外，在针的每次缝制周期中，一个位于多层织物一侧的压板将移向一个位于织物另一侧的针板，从而将两板之间的多层织物压实，以便用于缝制过程。随着针从材料中移出，压板同时抬起或从针板上移开，以使材料能够移动，以便进行下次缝合。通常，这些针机械式连接到一个针杆摆轴上并被后者驱动，针杆摆轴反过来又机械式连接到一个连续旋转驱动轴并被后者驱动。压板也机械式连接到针杆摆轴并被后者驱动。因此，压板运动相对于针的运动而言是机械式的和恒定固定的。
在每次缝制周期中，压板通常从相对于针板的同一最高位置上开始一次缝制周期，然后向下移动到相对于针板的同一最低位置，再向上后退到起始最高位置。这样，在每次缝制中，这种压板向下移动相同的距离而到达同一材料压实位置，再后退相同的距离而到达其最高起始位置。由于压板的操作在整个绗缝过程中是机械式固定的，因此在缝制周期的任何给定位置上，压板与针板之间的间距均是相同的。所以，一台缝纫机实际上局限于缝制具有相同厚度的材料层。压板的相对运动被摆轴上的凸轮控制。因此，可以改变这些凸轮，以便在缝制周期中获得压板与针板之间的不同间距。虽然可以通过改变各个凸轮而重新配置缝纫机，但这个任务需要很多小时的复杂和困难的劳动，因此即便有人这样做过，但也极少。
因此，作为实际问题，如果希望缝制更厚的被服，通常要使用不同的缝纫机，它被配置得在整个缝制周期中在压板与针板之间具有通常更大的间距。对于更厚的被服，压板必须具有更高的起始位置，以使被服能够从压板下面穿过，还要有更高的完全压实位置，以便在缝制过程中适当地压实更厚的被服。为了缝制具有不同厚度的被服而要求必须使用不同的缝纫机存在很大的缺点。例如，对于只能负担一个缝纫机的被服制造商而言，他们的市场局限在容易在一台机器上制作的单一厚度被服上。另一方面，对于某种特殊厚度的被服的商业需求或数量可能相对较小；因此购买和维护一台自动缝纫机来制作这种被服在经济上是不利的。因此，这样的销售商必然会被供应具有高劳动力含量并因此而更加昂贵的被服。
在利用多针链式缝法缝纫机绗缝诸如床垫罩和镶边等材料时，压脚在针板上方的高度对于适宜的针脚形成、缝制可靠性和产品质量而言是很重要的。压脚高度主要根据被缝制的材料的厚度而确定。因此，前使用者是根据预期的制品要求而将缝纫机调节到特定的厚度范围。其结果是，在需要缝制不同厚度的材料时，机器必须重新调节，通常是由维护人员在一个消耗大量时间的过程中调节。这种人员必须知道对于任意材料组合的适宜高度。因此，需要有一种改进的缝纫机，它的操作和重调更加灵活，因而可以通过简单的调节而缝制不同厚度的被服。
本发明概述本发明的一个目的是提供一种在制作不同厚度被服的能力上具有灵活性的绗缝缝纫机和方法。本发明的一个特定目的是提供绗缝过程中的压脚位置调节功能，以使单一的缝纫机能够适用于不同厚度的材料。本发明的其他目的包括提供用于绗缝织物的压脚正确设置位置，特别是在制品被自动制作以及制品厚度可能会在各个制品之间变化的情况下。本发明的附加目的是提供快速的压脚调节功能，这种调节只需要操作者具有很少的技巧或经验，从而减少压脚调节中的错误，以实现可靠和可重复的压脚调节，并且提供自动压脚调节功能。本发明的特定目的是提供自动实现压脚设置位置，以适用于每个特定的绗缝制品，而不需要有操作者介入，其中包括自动提供适合于制品的预定设置位置以及提供可以被及其探测到的适合于制品的设置位置。本发明的其他目的是提供一种耐用且能够快速改变压脚设置的机构，以及提供一种用于使上下压脚位置的高度以及上下压脚位置之间的距离可以随着材料厚度而增加的机构。
本发明通过在分批模式和自动操作中均完全自动地调节压脚高度而达到了其各个目的，其中压脚的最佳位置是机器的控制器计算机根据制品数据库信息、电机扭矩反馈、材料或负载传感器或利用其他方法而确定的。对于手动操作，可以通过简单地触摸一个图标而快速调节。根据本发明的原理，一种缝纫机及其方法中设有可调驱动连杆，以快速改变压脚的设置位置。驱动连杆被电机或其他致动器调节，后者反过来又响应于控制器产生的控制信号。控制器则响应于来自操作者或设备计算机的输入信号，或者响应于分批控制系统的制品数据库信息。压脚连杆可以被操作，以便在每个缝制周期中将压脚的末端位置在两个以上的多个位置中的两个位置之间移动，或者在最大和最小设置位置之间连续移动。优选的结构是，致动器与压脚或针板的主驱动器无关，从而使致动器负载最小化，并减小驱动链的故障率。
在本发明的各个优选实施例中，通过操作者输入，通过旋转旋钮或其他控制元件，或者通过选择控制器触摸屏上的一个图标，并且输入用于改变设置的数据，可以改变压脚的设置高度。在其他实施例中，制品数据文件中包含图案信息和用于确定多种制品中的每一种的其他参数，这些参数包括适合于特定制品厚度的压脚设置位置。在另一个实施例中，传感器用于测量或响应于力、动力扭矩要求、受压材料的尺寸或其他随着材料的厚度或密度而变化的参数。在本发明的某些实施例中，提供了用于缝制织物以制作绗缝制品的设备。该设备具有一个用于支承织物的针板、一个安置在针板上方的压板以及一根针，或者优选一个或多个针杆，每个针杆分别夹持着多根针。一个针摆轴机械式连接着针或针杆，并且响应于针摆轴的位移优选为角位移而向针施加往复运动。此外，一个与针摆轴分开的压板摆轴机械式连接着针摆轴，并且响应于针摆轴的位移优选为角位移而向压板施加往复运动。一个压板调节装置用于控制和限制压板摆轴的运动，以将压板行程的最下方和最上方点分别设置为多个位置中的一个，以适合于不同厚度的织物。
在本发明的某些实施例中，压脚被一个系统驱动，该系统中消除了凸轮和弹簧，取而代之的是一个单独的摆轴和杠杆机构，以用于压脚操作，类似于针所用的系统。设有第二独立摆轴，用于只驱动压脚，而通常用于同时驱动针和压板的摆轴在这里用于驱动针杆。压脚摆轴优选通过一个杠杆和系杆机构而被针摆轴驱动。压脚摆轴驱动一个压脚杆，后者又利用一个杠杆和系杆机构而带动压脚上下移动。通过调节压板摆轴中的联轴器，或者通过调节压板摆轴的相位而有效地改变压脚摆轴驱动系杆的长度，可以调节压脚在针板上方的高度。
在本发明的一些实施例中，压板摆轴具有输入和输出轴，二者可以容易地移动到不同的相对角位置上，以将压板安置在相对于针板的不同位置。压板的第一和第二位置可以提供出例如压板与针板之间的第一和第二间距，从而可以绗缝具有不同厚度的被缝制材料。
在本发明的一个方面，压板摆轴包含一个联轴器，其用于将压板摆轴的输入轴和输出轴移动到彼此相对于对方的不同角位置上。因此，压板与针板之间的间距可以改变，而不需要改变针的位置。
一种用于操作根据本发明的缝纫机的方法包括将压板设置到相对于针板的第一位置；加载具有第一厚度的第一织物；缝制第一织物；将压板设置到相对于针板的第二位置，而不需要更换机器中的凸轮；加载具有第二厚度的第二织物；缝制第二织物。
在本发明的另一个实施例中，设有一个系杆，以保持一个用于获得压板摆轴角位置的固定元件。一个可变致动器设在系杆中，以引起固定元件的变化。压板摆轴绕着固定元件的角位置摇摆，从而使得致动器的设置变化将导致压板在其工作周期中的上下位置变化。致动器可以是任何数量的不同电机或装置，其中包括例如双位气缸、一系列两位气缸或者具有两个以上位置的气动或电动致动器、步进或伺服电机或者连续驱动的直线电机，它们可以是例如齿条齿轮或蜗轮传动的，这里只列举这些。在控制器响应于操作者在触摸屏上进行的输入控制、响应于负载或缝纫机中的其他传感器或者响应于制品数据库中的数据而向致动器发出信号的情况下，数据可以包含分批控制系统中的制品参数，分批控制系统可以是例如美国专利No.5,544,599或1999年4月28日提交的美国专利申请No.09/301,653中描述的那些，上述文献特意结合在此作为参考。
本发明向缝纫机及其方法提供了这样的优点，即在操作中远比传统的缝纫机及其方法更加灵活。本发明使得缝纫机能够容易地重新配置，从而容易地在压板与针板之间建立起不同的间距，以便在同一台机器上缝制不同厚度的织物层。因此，本发明使得一台机器能够向很多的不同绗缝织物市场供货。此外，可以利用单一的机器经济性地供应小批量的不同厚度的绗缝织物。本发明向使用者提供了利用单一缝纫机供应不同绗缝制品的机会，这在以前是无法实现的。本发明的各个实施例中的优点包括提高了自动化程度，其中在分批模式或自动操作状态下，操作者和维护人员不需要作任何事情就能够调节压脚高度。本发明提供了简易性。手动调节仅需要简单地触摸一个图标就能完成。不需要使用工具、杠杆或摇把。此外，调节实际上可以快速完成。机械调节所需的劳动强度和时间消耗可以消除。还提供了压脚设置的稳定性。例如，在分批模式或自动操作中，压脚总能保持在正确位置，而不需要基于操作者知道何时需要调节或者什么是对于任何给定的材料组合的正确位置。推测工作和错误成因可以被消除。
可以使机器和机器构件获得可靠性。各种自动机构被设计得在预定范围内起作用。不能将压板调节到可接受极限之外而到达可能引起设备损坏的点。此外，由于不再需要考虑压脚设置问题，因此操作者需要懂得的知识可以更少。由于消除了临界机械调节，因此维护人员所需要的技能更少。本发明的这些以及其他目的和优点可以从下面结合附图所作的详细描述中清楚地展现出来。
附图简述
图1是一种采用了本发明的原理的缝纫机的立视图。
图2是利用图1所示缝纫机绗缝的离散360°图案列所获得的织物的前侧俯视图。
图3是图1所示缝纫机的一个实施例中的压脚操作和相关元件的示意性分解透视图，以显示机器的绗缝站中的致动器和驱动器的关系。
图4是图3所示绗缝站实施例的剖切端视图，以显示各个相互连接的驱动器。
图5是用于操作图3所示实施例中的压板和针杆的一套机械连杆的透视图。
图6A和6B是根据图3所示实施例在压板为缝制较小厚度的织物而调节之后的压板和针的最上方和最下方位置的示意图。
图7A和7B是根据图3所示实施例在压板为缝制较大厚度的织物而调节之后的压板和针的最上方和最下方位置的示意图。
图8是类似于图3的示意性透视图，以显示本发明的一个替代性实施例中的压板调节系统和相关元件以及致动器和驱动器的关系。
图8A是沿着图8中的线8A-8A所作的用于显示压板驱动连杆的剖视图，其中压板位于其抬起位置并且被调节到距离针板的最小压板距离。
图8B是类似于图8A的剖视图，但压板被调节到距离针板的最大压板距离。
图9是图8所示压脚调节系统的可变连杆的示意性透视图。
图9A是图9所是可变连杆的示意性透视图。
本发明的详细描述参看图1，图中示出了根据本发明的一个实施例的双锁链式缝法缝纫机20。机器20包括一个机架22，它以一个或多个元件的形式组装在车间地板24上。组装在机架22上的有一个位于机架22上游端的织物材料供应站26、一个位于机架22下游端的被服拾取站28和一个位于供应站26与拾取站28之间的绗缝站30。
在绗缝站30中，一种缝制图案被施加到多层织物32上，以形成一件被服34，被服随后移至拾取站28，在此卷绕到一个拾取辊36上，该拾取辊在拾取站28中在一根横轴上可旋转地支承在机架22上。织物32由来自供应辊40的一层或多层填充材料38构成，这些供应辊在供应站26中在水平横轴上安装在机架22上。填充材料38环绕着导辊42并且在两层面料之间向下输送，面料层包括一个来自供应辊46的外侧面层44和一个来自供应辊52的内衬或衬层50，供应辊46支靠在一个槽中，该槽在绗缝站30的引入端48处的各段填充材料38的上方安装在机架22上，而供应辊52在绗缝站30的引入端48处的填充材料38的下方在一根横轴上可旋转地支承在机架22上。
各层材料38、44和50在一个位于绗缝站30的引入端48处的辊子站54中被带到一起，以形成织物32。辊子站54包括两对横向延伸、可横向偏移并且可倒转的供应辊56、58。辊56毗邻绗缝站30的引入端48，并且接收进入绗缝站30之前的织物32。引入供应辊56与位于绗缝站30的排出端60处的协作排出供应辊58被同步驱动，从而一起旋转或横向偏移，以使移动通过绗缝站30的织物32前进、后退和横移。
在绗缝站30中，织物32被一个针脚形成机构缝制，从而利用来自多个穿针线轴70的多根穿针线68和来自多个打环线轴74的多根打环线72形成一种绗缝图案64的列62(图2)，穿针线轴在供应站26附近安装在机架22上，而打环线轴在绗缝站30下方安装在机架22上。
通过一种公知的方式，穿针线70在到达绗缝站30之前要移过一组位于绗缝站机架22前侧的线张力调节器。这些调节器可以机械式调节，以提供出适宜的线张力。它们还被气动螺线管控制的致动器控制，从而在以设定的张力施加到穿针线70上的张紧状态与没有张力施加到穿针线70上的松弛状态之间转换。或者，可以在线接近针的位置上设置分开的线夹；然而，它们的精确位置取决于线的弹性，并且需要选择，以防止线被抓回并从针上脱出。图1所示缝纫机20的其他细节在美国专利No.5,154,130中提出，该专利结合在此作为参考。此外，这种机器可以从佛罗里达州桑利斯城的格里贝茨国际公司(Gribetz International ofSunrise，florida)购买到。
如图3和4所示，在图案例如图案64(图2)被缝制到织物32上以形成被服34时，一个针板78支承着织物。针板78上具有一个矩阵的针接收孔80，它们在彼此相隔大约6英寸的平行排中以大约1英寸的间距布置着。一个安置在针板78上方的压脚或压板82在向下移动时，可以将织物32按压在针板78上，从而在针84穿过织物时保持住织物，而当压板82向上移动时，可以使织物32移动。压板82上也具有一个矩阵的孔86，以对应于针板78中的上述一个矩阵的针孔80。
在压板82上方安置着一组彼此平行着横向定向并且纵向相隔的针支承杆88，它们每个上分别具有一个矩阵的针夹90，以对应于相应压板82和针板78上的各个孔86和80，并且在直接上方与这些孔相隔。每个针夹90分别包含一个竖直槽和一个夹持螺钉，该螺钉安置在槽的旁边，用于将针牢固地夹持就位。针84以一列的形式安装在针杆88上，以确定出图案例如图案列62中的图案64(图2)的相对间距。针杆88通过交叉件92组合在一起，该交叉件以能够在机架22上竖直往复移动的方式安装在绗缝站30中，从而沿着箭头94所示的方向在机架22上上下移动，以使每个针84穿过相应压板82和针板78上的相应孔86和80。
诸如图2中的图案64等离散图案的列62是这样获得的，即通过供应辊56和58相对于压板82和针杆88的操作而同步运动，以使织物32作横向和纵向编程运动，从而形成图案形状的优选为相等长度的针脚。列62中的360°图案64是通过供应辊56和58的正向和反向旋转以及辊56和58的横向往复运动而实现的。图2中的图案64的离散特性涉及在一个图案64完成后形成若干假缝针脚，切断至少顶部线或穿针线68，以及将织物32在针84下方重新定位，以便开始下一个图案。供应辊56和58被一个供应辊运动机构同步驱动，该机构包含一个可逆旋转辊驱动器96，如图3所示。驱动器96的可逆性以及利用辊58将织物32从前方拉回和利用辊56将织物32从后方拉回的能力提供出形成诸如图案64等360°图案的能力。在缝制过程中，织物32通常沿着箭头99的方向供应。
辊56和58还能够在横辊驱动器98的作用下彼此同步横向偏移。这些辊驱动器96和98通过一个控制器109而与压板82和针杆88的操作电气连接。旋转供应驱动器96被供应电机102驱动，而横向驱动器98被偏移电机104驱动。驱动器96和98的速比和相对方向以及压板82和针杆88的操作是被一个位于控制器100中并且装有图案程序的计算机控制的。控制器100使得驱动器96和98以及电机102和104能够相对于被一个单独驱动电机106驱动的压板82和针杆88而被同步或分开驱动。每个电机102、104、106能够被控制器100控制着而在其他电机运转的同时被锁定就位。控制器100还以公知的方式控制穿针和打环线张紧器101并且响应于门锁装置103的状态。
电机106的输出轴连接着一根主驱动轴108，后者沿绗缝站30的长度垂直于织物供应方向延伸。主驱动轴108连续旋转，但通过一个偏心联轴器而向一个机械连杆110施加直线摇摆运动，该机械连杆用于驱动一个针杆和压板往复运动组件115。机械连杆110沿着箭头107所示方向往复运动，以向针杆摆轴112施加如箭头114所示的角摇摆运动，并且操纵针杆和压板往复运动组件115。角摇摆运动中的角位移或幅值是由连接在主驱动轴108上的偏心驱动器以及用于将针摆轴112与主驱动108轴相连的机械连杆110决定的。针摆轴112沿绗缝站30的长度垂直于织物供应方向延伸。在选定位置上，机械连杆116将针杆88与针摆轴112相连，并且用于将针杆摆轴112的往复式角摇摆运动转换成针杆88的如箭头117所示的竖直往复运动。针杆88的往复运动的直线位移或幅值是针杆摆轴112和机械连杆116的摇摆运动幅值的函数。
机械连杆118将一个压板摆轴119与针杆摆轴112相连。压板摆轴119包括由一个压板输入摆轴120、一个压板输出摆轴122和一个连接在轴120与122之间的静态相位调节联轴器124构成的组件。静态相位调节联轴器124提供了输入和输出压板摆轴102和122之间的角度调节功能，并且提供了用于确定在每次缝制周期中位于最下方和最上方位置处的压板82与针板78之间的间距的压板调节功能。在联轴器124设置在任一位置的情况下，在缝制周期的过程中，压板摆轴119均摇摆通过以箭头123表示的角位移，而且这个角位移在时相上与针杆摆轴112的角摇摆相同。压板摆轴119的每次摇摆的幅值或角位移是针杆摆轴112和用于将轴112、120相连的机械连杆118的函数。机械连杆126将输出压板摆轴122与压板82相连，并且响应于输出压板摆轴122的角摇摆运动而向压板82施加如箭头125所示的往复式竖直运动。压板82的每次往复运动的直线位移或幅值是输出压板摆轴122和机械连杆126的摇摆角位移的函数。
因此，驱动电机106的操作将导致压板82进行竖直直线往复运动，该运动与针板88的竖直直线往复运动同步，以使织物32能够在每次缝制周期之间被供应辊56、58和驱动器96移至理想位置。
一种可手动操作的类型的静态相位调节联轴器124是可以从伊利诺斯州尼尔斯城的坎迪控制公司(Candy controls of Niles，Illinois)购买到的360°定位器。相位调节联轴器124用于改变输出压板摆轴122相对于输入压板摆轴120的相对角位置，从而改变压板82的往复直线运动的幅值以及相对于针板78的往复运动位置。通过改变往复运动的位置，可以因此而调节压板82与针板78之间的间距，以使不同厚度的被服能够被缝纫机30缝制。联轴器124的调节可以通过一个伺服电机129进行，该电机响应于来自控制器100的信号，或者也可以手动调节，例如通过转动一个调节环。
图3-5中示出了压板82和针杆88的驱动机构的其他细节。在图3-5中，为了清楚地显示驱动机构的操作，缝纫机30的许多详细结构未示出。此外，驱动轴108和摆轴112、119横跨缝纫机30的全长垂直于织物32的供应方向延伸，并且被位于轴两端的轴承支承着。用于将驱动轴108连接到针杆摆轴112上的连杆110通常安置在轴108的一端。一个或多个机械连杆110可以用于将轴108机械式连接到针杆摆轴112。例如，相同的机械连杆110可以安置在驱动轴108的相反端上。用于将针杆摆轴112与压板摆轴119相连的机械连杆118可以安置在驱动轴108上的任意点上，但通常安置在驱动轴108的一端上并且位于机械连杆110的内侧。典型的结构是，用于将针杆摆轴112连接到针杆88上的多个机械连杆116等距布置在缝纫机30的长度方向上。通常，在每个机械连杆116附近分别有一个用于将压板摆轴119与压板82相连的机械连杆126沿着压板摆轴119的长度方向布置着。
参看图3和4，主驱动轴108包含一个偏心凸轮128。机械连杆110由一个在一端套在主驱动轴108上的连接杆130和一个偏心轮128构成。连接杆130在其相反端枢轴式连接在一个针杆摆杆132的远端上。摆杆132的近端被夹持或以其他方式机械式固定在针杆摆轴112上。因此，驱动轴108被电机106(图3)驱动着旋转将导致连接杆沿着平行于其纵向中心线的方向往复运动。每次往复运动的直线位移或幅值是偏心凸轮128的偏心度的函数。
用于将针杆摆轴112与输入压杆摆轴120相连的机械连杆118由第一驱动杆133、一个连接系杆135和一个从动杆137构成。驱动杆133的近端被夹持或以其他方式机械式固定在针杆摆轴112上。驱动杆133的远端枢轴式连接在连接系杆135的一端上，而连接系杆135的相反端枢轴式连接在从动杆137的远端上。从动杆137的近端被夹持或以其他方式机械式固定在压板摆轴120上。
参看图3-5，用于将针杆摆轴120连接到针杆88上的机械连杆116由一个针杆驱动杆134和一个针杆连接杆136构成。针杆驱动杆134的近端被夹持或以其他方式机械式固定在针杆摆轴112上，针杆驱动杆134的远端枢轴式连接在针杆连接杆136的上端上。针杆连接杆的下端相对于一个交叉件92枢轴式连接着，该交叉件被夹持或以其他方式固定连接在针杆88上。交叉件92带有一个导杆158，该导杆竖直向上延伸通过一个机架件140，以确保针杆88沿竖直方向往复运动。因此，针杆摆轴112的角摇摆会被机械连杆116转换成针杆88的竖直往复运动。
用于将输出压板摆轴122连接到压板82上的机械连杆126包含一个压板杆138、一个压板驱动系杆141和一个压板导杆144。压板杆138的近端被夹持或以其他方式机械式紧固在输出压板摆轴122上。压板杆138的远端枢轴式连接在压板驱动系杆141的上端上。压板导杆144安装在轴承(未示出)内，这些轴承又被一个机架件150支承着。压板驱动系杆141的下端枢轴式连接在一个压板块142上，该压板块被夹持或以其他方式机械式紧固在一个压板导杆144的上端上。压板导杆的下端终止于一个压板安装块146中，后者通过紧固件148或其他工具紧固在压板82上。这样，针杆摆轴112的摇摆运动将通过机械连杆118传递到压板摆轴119上。压板摆轴119的角摇摆会被机械连杆128转换成压板82的竖直往复运动。
在使用中，所示缝纫机20被调节，以便在压板82与针板78之间建立起适合于缝制相对较薄的各层织物32的间距。在图6A中，压板82安置在针板78上方大约0.25英寸处，具有第一厚度的第一织物32被加载到绗缝站30中，并且安置在压板82与针板78之间。随着针杆摆轴112开始它的大致顺时针方向摇摆，图3-5所示的机械连杆116将导致针84开始如前所述地竖直向下运行。此外，通过机械连杆118而机械式连接到针杆摆轴112上的压板摆轴119也开始沿顺时针方向旋转。压板摆轴的顺时针方向旋转将导致压板82竖直向下移动，以压紧织物32。压板82和针84继续它们的向下运动，直至针杆摆轴11 2旋转通过大约40°的角位移而到达图6B所示位置。机械连杆118导致压板摆轴119旋转通过大约25°的角位移而到达图6B所示位置。在这个点上，压板82和针84位于它们的最下方位置上，从而在压板82与针板78之间提供出最小的间距。这样，压板82已经向下移动通过了一个0.125英寸的行程，从而导致压板82将材料32压紧到大约0.125英寸的厚度。针杆摆轴112随后改变方向并转回40°的角位移而到达图6A所示位置，从而使针84从材料32中后退，并且使压板摆轴119旋转和使压板82抬起而到达它们相应的初始位置。供应辊56、58和横向驱动器96随后将材料32移至一个适宜位置，以用于例如图案64所需的下一针脚。
应当指出，在图6B中，压板摆轴119、压板杆138和压板驱动系杆141的旋转轴线大致构成一条直线。在用于将压板杆138与压板驱动系杆141相连的枢轴143处形成的肘节用于向处于最下方完全压缩位置的压板82提供延迟时间。优选的结构是，压板摆轴119旋转超出直线位置几度而使枢轴143作出“过肘杆动作”。这样做的最终结果是压板摆轴19顺时针旋转一个小角度，以使枢轴143作过肘杆动作，然后再反向并且沿逆时针方向移动通过相同的角位移，而压板82不会经历显著的竖直运动。因此，在压板摆轴119移动通过这些角位移而使枢轴143作过肘杆动作并退回所需的时间内，压板82将停留在静止位置上，从而在针84从材料32中后退时将材料32保持在完全压缩状态。
如果需要缝制较厚的被服，则缝纫机停止；并且利用静态相位调节联轴器124改变压板82的高度，从而改变压板82与针板78之间的间距。联轴器124具有一个外环131，当一个螺线管139响应于来自控制器100的信号而启动时，该外环被松开。之后，外环131沿一个方向旋转，以导致压板摆轴119沿着图7A中的逆时针方向旋转。这样，通过旋转静态相位联轴器124的外环131，输入压板摆轴120保持静止，而输出压板摆轴122将旋转，例如沿着图7A中的逆时针方向旋转。相位联轴器124的外环131每旋转一圈，可以导致输出压板摆轴1 22转动大约3.6°。如果希望在压板82与针板78之间提供出大约0.6275英寸的间距，如图7A所示，则输出压板摆轴122需要沿逆时针方向转动大约24°。因此，静态相位联轴器124的外环必须旋转通过大约6.7圈。当相位联轴器124的外环的旋转导致压板82具有了距针板78的理想间距或距离后，相位联轴器124的外环被锁定就位，而缝制周期可以开始。在这个实例中，利用联轴器124，压板82与针板78之间的间距可以容易地增大到大约0.6275英寸，如图7A所示。
此后，具有第二厚度的各层第二织物32被加载到缝纫机20中，并且开始缝纫机的操作。在这个实例中，一个缝制周期以对应于图7A、7B所示的方式执行，除了压板82与针板78之间的间距尺寸以外，该缝制周期与图6A、6B中所示的基本相同。也就是说，从图7A所示的压板82和针84的最高完全后退位置开始至图7B所示的压板82和针84的完全伸展的最低位置，针杆摆轴112旋转通过大约40°。带有压板摆轴119的机械连杆118导致压板摆轴119顺时针旋转通过大约25°的角位移。压板摆轴119的角位移导致压板82向下移动一个大约0.375英寸的压缩行程，从而获得完全压缩状态，其中压板82与针板78之间具有大约0.25英寸的间距。之后，针杆摆轴112改变方向并转回大约40°的角位移，以将针板82和针84的连杆移至图7A所示的完全后退位置。
因此，本发明提供了一种在操作中明显更加灵活的缝纫机及其方法。本发明的缝纫机能够容易地设置压板82与针板78之间的间距，从而可以在同一台机器上缝制不同厚度的织物层。通过改变静态相位联轴器124的设置位置，压板82与针板78之间的间距可以简单地在几秒钟内调节，而不需要通过许多小时的复杂和困难的劳动而更换凸轮或其他机械元件。本发明的缝纫机向使用者提供了利用单一缝纫机供应不同绗缝制品的机会，这在以前是无法实现的对于本领域的普通技术人员而言，前面实施例的附加优点和改型是显而易见的。例如，如图3所示，一个杆臂132用于向针杆摆轴112施加角摇摆运动。与此类似，第二杆臂133用于将角摇摆运动从针杆摆轴112传递到压板摆轴119上。可以理解，杆132和133也可以组合为单一的杆，它从针杆摆轴112的一侧或两侧延伸出来。
此外，图3中公开的实施例显示的是电机106直接驱动驱动轴108。可以理解，电机106和驱动轴108可以利用公知的方式机械式连接在其他装置如同步皮带、链条等上。另外，图3-5中所示的绗缝站30提供了两个针杆88。绗缝站中也可以采用不同数量的针杆88。利用静态相位联轴器124改变输入和输出压板摆轴120、122的相对角位置这种方法可以用于任何类型的缝纫机中。此外，采用静态相位联轴器124与缝纫机的相对自动化程度无关。
其他实施例显示于图8至图9B中，其中设有一个替代性针杆和压板往复运动组件215，其具有一个可变连杆218，用于替换连杆118，并且提供了拼接轴119与静态相位联轴器124的组件所能提供的压板调节功能。可变连杆218将针杆摆轴112与一个实心单件式压板摆轴219连接起来，并且包含第一驱动杆套组233、一个连接系杆235和一个从动杆套组237。驱动杆套组233的近端被夹持或以其他方式机械式固定在针杆摆轴112上。驱动杆套组233的远端枢轴式连接在连接系杆235的一端上，而连接系杆235的相反端枢轴式连接在从动杆套组237的远端上。从动杆237的近端被夹持或以其他方式机械式固定在压板摆轴219上。
机械连杆126将压板摆轴219连接到压板82上，并且包含压板杆138、压板驱动系杆141和压板导杆144。压板杆138的近端被夹持或以其他方式机械式固定在压板摆轴219上。压板杆138的远端枢轴式连接在压板驱动系杆141的上端上。压板导杆144安装在轴承(未示出)内，这些轴承又被一个机架件150支承着。压板驱动系杆141的下端枢轴式连接在一个压板块142上，该压板块被夹持或以其他方式机械式紧固在一个压板导杆144的上端上。压板导杆的下端终止于一个压板安装块146中，后者通过紧固件或其他工具紧固在压板82上。这样，针杆摆轴112的摇摆运动将通过可变连杆218传递到压板摆轴219上。压板摆轴219的角摇摆会被机械连杆128转换成压板82的竖直往复运动。
可变连杆218将针杆摆轴112的摇摆运动传递到压板摆轴219上，以驱动压板82在距离针板78最近的行程最低点与距离针板78最远的行程最高点之间移动，在最低点，压板将材料压缩到最大压缩状态，以便缝制一个针脚，在最高点，材料能够平行于各个板并且相对于针的运行路径水平移动。通过改变连杆218的长度以改变压板82的行程的最下方和最上方点，可变连杆218可以被有效地调节。通过移动连接系杆235与从动杆套组237之间的枢轴轴线，连杆长度可以变化，从而有效地改变连接系杆235的长度和轴219的角度调节量。轴线是一个偏心凸角226的中心线，该凸角在旋转时将增大或减小系杆235在套组237中的实际枢轴点之间的距离。这将导致压脚高度的相应变化。偏心凸角226上装有轴承231、232，它们分别位于套组237和系杆235中。一个由齿轮227和齿杆228构成的机构用于旋转偏心凸角226，该齿轮位于偏心凸角226的轴的一端，齿杆枢轴式安装在套组237上。齿杆228在轴承上绕着压板摆轴219旋转，并且被一个套环234保持就位。一个直线电机或致动器229安装在套组237上并且操纵由齿轮227和杆228构成的机构，以迫使一个挡杆230在偏心凸角226的旋转行程的任何一端抵靠在一个机械挡块235上，该致动器229在这里被描述为双位置双向气缸。齿轮227和通过一个键236键合在偏心凸角226上。一个气控阀(未示出)操纵气缸。机器控制器100操纵气控阀，并且因此而在高低设置位置之间控制压脚设置。
机械部件可以划分为两类。一类包含传力件，它们是杆套组233、系杆235、偏心凸角226、轴承231和232以及杆套组237，它们将所需传递的巨大的力从摆轴112传递到压脚摆轴219上。另一类包含位置保持件和提供可调性的件，它们是气缸229、齿杆228、轴承239、锁环234、齿轮227、挡杆230、挡块240和键销236，它们将传力件保持在适宜位置上，但本身不会传递巨大的力。
致动器或电机229可以采用双动双位气缸、螺线管或其他双动电机的形式，或者也可以采用多位电机的形式，以便在多个离散位置调节或在一个范围内无级调节连杆。例如，为了使单一的双动致动器获得更大的可调性，可以在连杆218中添加与第一偏心凸角元件226串联的第二偏心系统，例如可以在系杆235的另一端添加一个类似的凸角，以取代枢轴244。可以设置一个附加的双动致动器229，以将这个凸角在两个位置之间转换，从而一共提供出四个调节位置或压脚位置，而非两个，这种调节取决于哪个致动器229被启动一个启动、另一个启动、均不启动或均启动。利用多位致动器将偏心凸角旋转到两个以上的位置，以取代用作致动器229的双位缸，可以提供出无级可调性。这可以这样实现，即采用诸如步进电机等电机或其他能够将偏心凸角停止并保持在多个离散位置或运行范围内的无限多个位置中的任何一个上的装置。
致动器可以以多种方式调节压脚高度。优选的结构是，提供出几种控制模式，其中包括手动模式，其赋与操作者设置或改变压脚高度的灵活性，分批模式，控制器利用信号控制致动器，以使后者设置到预定适合于被绗缝制品的高度，以及自动模式，其中传感器在绗缝过程中测量一个或多个参数，以确定出适合于被绗缝材料的高度。在每个模式下，控制器100均向致动器229发出信号，以执行调节。类似的控制模式也可以用于前面讨论的图3-7B所示实施例中的致动器129。
在手动模式下，在控制器100的操作者界面上带有一个触摸屏图标，用以手动选择压脚设置。在图标被选择后，屏幕控制器呈现给操作者，从而可将压脚设置或设置变化输入控制器100中。手动设置优选在机器为了调节而停止时进行，从而在调节过程中不会遇到高速绗缝过程中出现的巨大力。可以在缝纫机工作周期中的那些可以实施调节的点处同步进行自动设置。
在分批模式下，有关适宜压脚高度的信息包含在一个制品数据库中，该数据库中包含了用于制造编制在缝纫机中的每种制品所需的所有自动参数设置值。调节是在材料正在压脚下面转换时在绗缝程序的正确时间内被控制器100自动实施的。对分批模式控制的更详细解释见于美国专利No.5,544,599和弗雷泽(Frazer)等在1999年4月28日提交的标题为“被服制作的自动编排系统和方法(Quilt Making Automatic Scheduling System and Method)”的美国专利申请No.09/301,653中，它们均特意结合在此作为参考。
在自动模式下，自动调节是基于实时探测一个或多个变量例如材料厚度或材料密度而实施的。这种探测可以利用仪表或其他厚度或密度探测装置(例如图3所示的厚度仪260)进行，以便直接测量这些量值，但最容易实现的是利用电子监控直接收这些变量影响的机器参数例如施加到机器上的负载和因此而增大的扭矩要求(例如通过图3所示的从驱动电机106连接到控制器100的反馈装置)，或者利用物理式负载测量装置。
本发明并不局限于这里显示和描述的特定细节。在不脱离附属权利要求书中的精神和范围的前提下，可以对所述细节作出改变。
权利要求
1.一种绗缝设备，包括一个针板，其用于支承被绗缝的织物；一个压板，其平行于针板，并且被可移动地安装着，从而在多个缝制周期中的每一个中，在一个与针板相隔并且相对邻近的材料夹持位置和一个与针板相隔并且相对远离的材料释放位置之间往复移动；一个组合针列，其相对于针板安置在压板的相反侧，而且带有多个针，每个针被安置得能够穿过压板和针板中的与之对准的各列孔，从而在压板位于其夹持位置时缝制夹持在压板与针板之间的材料；一个针摆轴，其连接着针列，并且被安装得能够摇摆通过角位移，以向一列针施加往复运动；一个压板摆轴，其连接着压板，并且被安装得能够摇摆通过角位移，从而响应于针摆轴的角位移而向压板施加往复运动；一个驱动电机，其具有一个连接着针摆轴的输出端，以驱动一列针作的往复运动，并因此而驱动压板作往复运动；一个可调元件，其在针摆轴与压板之间串联连接着压板摆轴，从而可以调节压板的往复运动范围；一个调节电机，其具有一个连接着可调元件的输出端；以及一个控制器，其具有一个连接着调节电机的控制信号输出端，以控制电机移动可调元件，从而调节压板的往复运动范围。
2.一种绗缝设备，包括一个针板，其用于支承被绗缝的织物；一个压板，其平行于针板并且可移动地安装着，从而在设备的多个缝制周期中的每一个中，在一个与针板相隔并且相对邻近的材料夹持位置和一个与针板相隔并且相对远离的材料释放位置之间往复移动；一个驱动电机，其用于驱动上述设备通过多个周期；一个压板驱动连杆，其将压板连接到驱动电机的输出端，连杆中具有一个可变元件，该可变元件可以移向或离开多个设置位置中的每个，从而改变针板与位于材料夹持位置的压板之间的间距；一个致动器，其具有一个连接着可变元件的输出端，并且可以响应于控制信号而操作，以选择性地使可变元件移向或离开多个设置位置中的每个；以及一个控制器，其可以被操作而向致动器发出控制信号，从而改变压板的设置位置。
3.如权利要求2所述的绗缝设备，还包括一个传感器，其响应于织物的厚度或密度；以及控制器具有一个连接着传感器的输入端，并且可以被编程而自动确定适合于绗缝织物的压板设置位置，还可以被操作而向致动器发出控制信号，以将压板设置位置改变为预定的设置位置。
4.如权利要求2所述的绗缝设备，其特征在于控制器具有一个与之相关的存储器，存储器中储存着用于绗缝多种不同绗缝织物的机器参数数据，数据包括适合于绗缝每种相应织物的压板设置位置；以及控制器可以响应于储存在存储器中的数据而操作，以控制用于制作不同绗缝制品的设备参数，包括产生发往致动器的控制信号，以使致动器改变压板设置位置，以适合于分别绗缝每种制品。
5.如权利要求2所述的绗缝设备，其特征在于控制器具有一个与之相关的输入端，用于接收来自操作者的压板设置命令；以及控制器可以响应于输入端接收到的来自操作者的压板设置命令而操作，以产生发往致动器的控制信号，从而导致致动器根据接收到的命令设置压板间距。
6.如权利要求2所述的绗缝设备，其特征在于压板驱动连杆包含一个压板摆轴，其具有一个与之相连的输入系杆并且被电机驱动，以及一个输出系杆，其连接在压板上；压板摆轴在其内部具有一个联轴器，该联轴器可以调节而改变输入系杆与输出系杆之间的相位角，从而改变压板设置位置；以及致动器可操作地连接着联轴器，从而响应于控制信号改变联轴器。
7.如权利要求2所述的绗缝设备，其特征在于压板驱动连杆包含一个压板摆轴，其具有一个与之相连的输入系杆并且被电机驱动，以及一个输出系杆，其连接在压板上；输入系杆在其内部具有一个可变元件，该可变元件可以调节而改变压板摆轴的摇摆范围，从而改变压板设置位置；以及致动器可操作地连接着可变元件，从而响应于控制信号改变联轴器。
14.一种绗缝方法，包括将压板设置到与针板相隔的第一位置；将具有第一厚度的第一织物加载到缝纫机中；相对于第一织物往复移动针夹，同时将压板往复移向和离开第一位置，以导致针和压板同步操作，从而绗缝第一织物；之后，将具有第二厚度的第二织物加载到缝纫机中，并且产生一个控制信号以驱动调节电机，从而将压板设置到与针板相隔的第二位置；以及相对于第二织物往复移动针夹，同时将压板往复移向和离开第二位置，以导致针和压板同步操作，从而绗缝第二织物。
15.一种用于缝制织物以制作绗纺织物的设备，包括一个针板，其用于支承织物；一个压板，其安置在位于针板上方的第一位置，并且被支承着作直线运动；一根针，其安置在压板上方，并且被支承着作直线运动；一个针摆轴，其被安装得能够作旋转运动并旋转摇摆通过角位移，针摆轴机械式连接着针，并且响应于针摆轴的角位移而向针施加往复运动；一个压板摆轴，其被安装得能够作旋转运动并机械式连接着针摆轴，并且响应于针摆轴的角位移而向压板施加往复运动，压板摆轴具有一个输出轴，其可以相对于一个输入轴而从第一相对角位置移动到第二相对角位置，从而将压板安置在相对于针板的第二位置，并且可以绗缝具有不同厚度的被缝制材料。
16.一种用于缝制织物以制作绗纺织物的设备，包括一个针板，其用于支承织物；一个压板，其安置在针板上方，并且被支承着作直线运动；一根针，其安置在压板上方，并且被支承着作直线运动；一个针摆轴，其被安装得能够作旋转运动并旋转摇摆通过角位移，针摆轴机械式连接着针，并且响应于针摆轴的角位移而向针施加往复运动；一个压板摆轴，其被安装得能够作旋转运动，该压板摆轴包含驱动连杆，用于以与针摆轴的角位移同步的关系向压板施加位于移向和离开针板的相对位置之间的往复运动；以及一个调节装置，其连接着压板摆轴，以改变压板摆轴的旋转运动范围，以使压板摆轴将压板往复移动到相对于针板的不同位置上，从而可以绗缝具有不同厚度的被缝制材料。
14.一种绗缝方法，包括将压板设置到与针板相隔的第一位置；将具有第一厚度的第一织物加载到缝纫机中；相对于第一织物往复移动针夹，同时将压板往复移向和离开第一位置，以导致针和压板同步操作，从而绗缝第一织物；之后，将具有第二厚度的第二织物加载到缝纫机中，并且产生一个控制信号以驱动调节电机，从而将压板设置到与针板相隔的第二位置；以及相对于第二织物往复移动针夹，同时将压板往复移向和离开第二位置，以导致针和压板同步操作，从而绗缝第二织物。
15.一种用于缝制织物以制作绗纺织物的设备，包括一个针板，其用于支承织物；一个压板，其安置在位于针板上方的第一位置，并且被支承着作直线运动；一根针，其安置在压板上方，并且被支承着作直线运动；一个针摆轴，其被安装得能够作旋转运动并旋转摇摆通过角位移，针摆轴机械式连接着针，并且响应于针摆轴的角位移而向针施加往复运动；一个压板摆轴，其被安装得能够作旋转运动并机械式连接着针摆轴，并且响应于针摆轴的角位移而向压板施加往复运动，压板摆轴具有一个输出轴，其可以相对于一个输入轴而从第一相对角位置移动到第二相对角位置，从而将压板安置在相对于针板的第二位置，并且可以绗缝具有不同厚度的被缝制材料。
16.一种用于缝制织物以制作绗纺织物的设备，包括一个针板，其用于支承织物；一个压板，其安置在针板上方，并且被支承着作直线运动；一根针，其安置在压板上方，并且被支承着作直线运动；一个针摆轴，其被安装得能够作旋转运动并旋转摇摆通过角位移，针摆轴机械式连接着针，并且响应于针摆轴的角位移而向针施加往复运动；一个压板摆轴，其被安装得能够作旋转运动，该压板摆轴包含驱动连杆，用于以与针摆轴的角位移同步的关系向压板施加位于移向和离开针板的相对位置之间的往复运动；以及一个调节装置，其连接着压板摆轴，以改变压板摆轴的旋转运动范围，以使压板摆轴将压板往复移动到相对于针板的不同位置上，从而可以绗缝具有不同厚度的被缝制材料。
17.一种在缝纫机上缝制织物的方法，缝纫机具有一个针板、一个安置在针板上方的压板、一根安置在压板上方的针、一个旋转摇摆的针摆轴和一个机械式连接着针摆轴的压板摆轴，该方法包括将压板设置到位于针板上方的第一位置；将具有第一厚度的第一织物加载到缝纫机中；摇摆针摆轴，以向压板摆轴施加摇摆运动，并导致针与压板同步操作，从而缝制第一织物；停止针摆轴；将压板设置到位于针板上方的第二位置，而不需要更换机器中的凸轮；将具有第二厚度的第二织物加载到缝纫机中；摇摆针摆轴，以向压板摆轴施加摇摆运动，并导致针与压板同步操作，从而缝制第二织物。
全文摘要
一种绗缝设备(20)中设有计算机控制的压板调节机构。一个压板摆轴(119)与一个针摆轴(112)分开并机械式相连,并且向压板(82)施加往复式运动。压板摆轴(119)可以调节,以改变其输出系杆(116)在用在压板(82)上的运动范围,从而改变压板的往复运行路径的端点。在一些实施例中,压板摆轴(119)的输出端(122)可以通过一个联轴器(124)而相对于输入端(120)调节到相对于输入端的不同角位置,以改变压板(82)相对于针板(78)的往复运动范围的上下端点。或者,位于针摆轴(112)与压板摆轴(119)之间的系杆(110)的长度可以改变,以实现压板调节。一个电机或其他致动器(129)响应于缝纫机控制器(100)的信号而改变联轴器(124)或系杆(110),这个操作可以快速进行,即通过操作者在控制器界面终端手动操作,或者利用控制器运行分批模式的程序,以将机器设置为制品清单中的制品所需的参数,或者响应于来自传感器的测量值而自动进行,这些测量值被控制器分析,以确定最佳压板设置位置。
文档编号D05B19/12GK1350607SQ00807284
公开日2002年5月22日 申请日期2000年5月4日 优先权日1999年5月7日
发明者杰夫·凯特亨瑞, 格伦·利维斯, 米歇尔·詹姆斯, 詹姆斯·邦齐兹, 里夏尔·N·科多 申请人:L&P产权管理公司