专利名称：锁眼缝纫机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在钮孔的周围形成锁眼线迹的锁眼缝纫机，尤其是涉及具有可对赋予面线的张力进行调节的线张力调节装置的锁眼缝纫机。
(2)背景技术以往，在具有宽度狭小的直线状孔部及与其一端连接的大致圆形的孔部的圆头孔等钮孔周围，由锁眼缝纫机实施锁眼线迹缝。这种锁眼缝纫机具有对安装着缝针的针杆和与该针杆的下方相向地配置的弯针(Looper)进行同步驱动的缝制机构；使载置有加工布的送料台在X方向和Y方向上移动的送料机构。这些缝制机构和送料机构根据锁眼线迹等的各种线迹数据形成各种锁眼线迹。
这种锁眼缝纫机，有时由于具有赋予线张力的线张力调节装置，故可获得美观的成品形状的锁眼线迹。例如，日本特许公开2001年第170385号公报中公开了一种以下结构的锁眼缝纫机。该缝纫机在面线导入所述针杆的线供给路径和底线导入所述弯针的线供给路径中分别装有线张力调节装置。所述线张力调节装置具有音圈电机或电磁制动器(例如磁滞制动器)以及安装在这些构件的输出轴上的一对夹线板。线张力调节装置在向所述音圈电机或电磁制动器的线圈供给控制电流时，则在输出轴上作用吸引力(推力)，对通过一对夹线板的面线或底线的张力进行调节。
一般来讲，在缝制锁眼线迹时，通过所述线张力调节装置等将面线张力设定成稍大于底线张力，这种方法线松紧度良好，看上去线迹也美观。但是，在设定成高速的状态下进行该缝制的场合，因线的种类不同，存在容易发生跳线和断线的问题。
上述构成的缝纫机，由于是使用音圈电机或电磁制动器来调整面线或底线的张力，因此存在线张力对所述控制电流响应性差的问题。在利用控制电流使所述线圈产生磁场变化从而使面线或底线产生张力的场合，因受到所述输出轴等移动体的惯性和电感的影响，反映在面线或底线上的张力的响应变慢。在缝制锁眼线迹时，例如在每1针都使面线或底线的张力变化、且以设定成例如2200rpm的高速状态下进行该缝制的场合，则不能在每次的微小时间中进行所述张力的切换，不能得到所需要的线张力。
(3)发明内容本发明的目的在于提供一种能提高面线张力的灵活反应性来获得所需要的缝线张力、且能抑制跳线和断线发生的锁眼缝纫机。
本发明的锁眼缝纫机，包括安装着缝针的针杆；向所述缝针供给面线的面线供给源；使所述针杆在钮孔的内侧针位置与外侧针位置之间摆动的针杆摆动机构；与所述针杆的上下运动同步驱动的弯针(Looper)；向该弯针供给底线的底线供给源，其特征在于，可对赋予面线的张力进行调节的线张力调节装置设置在从所述面线供给源到所述缝针的线供给路径中，并且，具有控制所述线张力调节装置的线张力控制部，以使落针于所述内侧针位置时的面线张力与落针于所述外侧针位置时的面线张力不同。
根据本发明，由于面线张力在内侧针位置和外侧针位置不同，因此，可使线迹的外观表现出各种形态。在将落针于所述内侧针位置时的面线张力设定成比落针于所述外侧针位置时的面线张力大的场合，能抑制跳线和断线的发生。
(4)
图1为表示本发明一实施形态的、将电子圆头锁眼缝纫机和缝纫机台板一起图示的外观立体图。
图2为电子圆头锁眼缝纫机的侧视图。
图3为电子圆头锁眼缝纫机的立体图。
图4为线张力调节装置的放大纵剖面主视图。
图5为表示压电致动器的驱动电压与面线张力的关系的图。
图6A为表示将面线张力的一定值设定成0.7N时的面线张力的设定值与跳线率的关系的图。
图6B为表示面线张力的设定值与断线率的关系的图。
图7A为表示将面线张力的一定值设定成0.5N时的、与图6A相当的图。
图7B为与图6B相当的图。
图8A为概要地表示图7A的一部分的图。
图8B为概要地表示图7B的一部分的图。
图9为表示电子圆头锁眼缝纫机的控制系统构成的方框图。
图10为线张力调节控制的流程图。
图11为线张力和各种信号的时间图。
图12为圆头锁眼线迹的俯视图。
(5)具体实施方式
下面参照
本发明一实施形态。本实施形态是本发明适用于在圆头孔的周围形成锁眼线迹的电子圆头锁眼缝纫机时的例子。
参照图1～图3说明本实施形态的缝纫机的整体结构。如图1所示，电子圆头锁眼缝纫机1被载置在缝纫机台板4上，在大致呈矩形箱状的机座2的上方具有一体的机臂3。
在该缝纫机台板4的上方，设置有可安装多个卷线筒7的卷线筒座8和从多种圆头锁眼线迹中择一地进行选择的操作面板9。缝纫机台板4具有装有缝针5的针杆6；作为同步地驱动弯针(未图示)等的缝制机构的驱动源的缝纫机电机55；踏脚式的启动·停止开关50(参照图9)；控制各机构的动作的由微型计算机构成的控制装置40。
如图2所示，在所述机臂3基部的前方侧(图2中的箭头F侧)位置上可转动地设置有冲裁用锤13。
该冲裁用锤13通过机座2内的由气缸61(参照图9)等构成的锤驱动机构(未图示)进行转动。在冲裁用锤13的前端部位置上安装着可装卸的锤主体14。切刀12以与该锤主体14抵触的形态配置在机座2中，使用螺栓固定在机座2上部的安装台(未图示)上。通过由所述锤驱动机构驱动的冲裁用锤13与切刀12的互动，在加工布上穿孔形成作为钮孔的圆头孔。如图12所示，该圆头孔具有宽度狭小的直线状孔部及与其一端连续的大致圆形的孔部。
在所述机臂3的前端部设置有安装着缝针5的针杆6，该针杆6通过针杆上下运动机构(未图示)可进行上下运动。
该针杆6，通过未图示的针杆摆动机构能以规定的宽度在左侧摆动位置(内侧针位置IN，参照图12)与右侧摆动位置(外侧针位置ON)之间进行左右摆动。该场合，所述缝纫机1的主轴10(参照图2、图3)每旋转1圈，则针杆6在内侧针位置IN与外侧针位置ON之间各进行1次上下运动。
在所述机座2内，设置有与针杆6相向的、具有左右一对弯针(未图示)的弯针座11。该弯针座11具有连杆机构和凸轮机构。当所述主轴10的旋转通过这些机构传递给所述一对弯针时，一对弯针与所述针杆6的上下运动同步地进行摆动驱动。
在缝针5中插通着从面线供给源即卷线筒7供给的面线7a。虽未作图示，但将底线从底线供给源插通到左弯针的前端部，右弯针一边进入面线环一边与底线绞合，形成线环结合部。针杆6和弯针座11可围绕垂直轴旋转，通过由配设于机座2内的θ方向驱动电机57(参照图2、图9)和齿轮机构构成的旋转机构(未图示)进行旋转。该旋转机构用于在圆头孔的圆形孔部的周围形成放射状的线迹。
在所述机座2的上部设置有与针杆6相向的、呈薄型的矩形箱状的送料台15。在该送料台15的上表面形成有供所述缝针5穿通的针孔和供冲裁用锤13穿通的孔部。虽未作图示，但在送料台15的上表面设置有由金属材料构成的左右一对缝台(未图示)。
在机座2内配设有使送料台15在X方向(左右方向)和Y方向(前后方向)上移动的移动机构。该移动机构具有分别由步进电机构成的X方向驱动电机62(参照图9)和Y方向驱动电机64(参照图9)，使放置有加工布的送料台15与该加工布一起进行送料移动。
在从卷线筒7至缝针5的线供给路径中，在机臂3上部的纵向安装壁部3a的位置上设置有副夹线器19和线张力调节装置20(参照图3、图4)。来自卷线筒7的面线7a经过副夹线器19、线张力调节装置20和挑线杆16后，经由针杆6的中空状内部供给到缝针5。
所述副夹线器19使微小的线张力预备性地作用在面线7a上。能赋予较大线张力的线张力调节装置20采用如下的结构。
线张力调节装置20具有与面线7a卡合的旋转体；以及相对该旋转体的旋转产生负载来调整面线7a张力的张力调节机构22。所述旋转体使左右一对的旋转盘21相互对合，在该一对旋转盘21的周缘部上形成“V”字状的槽。一对旋转盘21被固定在旋转轴23的端部，将面线7a在所述“V”字状的槽上绕1圈。
所述张力调节机构22具有左右一对的筒状盒体24a、24b，该盒体24a、24b通过多根固定螺栓26固定在安装壁部3a上。在盒体24b的右方(图4中的箭头R方向)的端部安装着调节螺钉25。
旋转轴23可旋转地支承在设于安装壁部3a的支承孔3b中的轴承28上。在旋转轴23的右端部固定着被收容在盒体24a内部的圆板状的内侧轴承盘27。在该内侧轴承盘27的左右两面上配设着推力轴承29、30。在筒状盒体24a的内部，在右侧推力轴承30的右侧位置上，左右方向(图4中的箭头LR方向)可移动地设置有大致圆板状的外侧轴承盘32。
在该外侧轴承盘32与调节螺钉25之间配设有压缩弹簧35，对外侧轴承盘32施加向左方的力。
在外侧轴承盘32与调节螺钉25之间，设置有与外侧轴承盘32抵触的推压球33和位于推压球33右方的层叠型压电致动器34。该层叠型压电致动器34是将多个压电元件层叠成一列而构成的，在控制装置40(参照图1、图9)供给的驱动电压的作用下进行伸缩动作。
在向压电致动器34供给例如100V驱动电压时，其伸展量大约达到10～12μm。随着压电致动器34的伸展，推压力向左方地作用于外侧轴承盘32，故内侧轴承盘27与推力轴承29、30之间的摩擦力增大。如图5所示，由于在内侧轴承盘27上产生了与压电致动器34的伸展量相对应的摩擦力，因此，对面线7a引起的旋转盘21的旋转产生大的制动力作用，面线7a产生大的面线张力。图5中，使用由实线表示的驱动电压V的增加状态和由点划线表示的驱动电压V的减少状态下的不同的滞后曲线，来表示压电致动器34的驱动电压V与面线张力的关系。
即使在未供给所述驱动电压的场合，压缩弹簧35也始终向左方推压外侧轴承盘32，故内侧轴承盘27与推力轴承29、30之间存在规定的摩擦力。由于对与内侧轴承盘27一体旋转的旋转盘21的旋转产生稍许制动力的作用，因此，面线7a产生较弱的张力。
发明者进行了实验，在图12所示的圆头锁眼线迹DN以高速(2200rpm)进行缝制时，使用上述的线张力调节装置20将落针于内侧针位置IN时的面线张力和落针于外侧针位置ON时的面线张力设定成不同。
即，先将落针于外侧针位置ON时的面线张力和底线的线张力分别设定成一定值为0.7N(牛顿)，将落针于内侧针位置IN时的面线张力的设定值T定为0.8N、1.0N、1.2N、1.5N、2.0N，缝制出圆头锁眼线迹DN。图6A中用黑柱图表示此时发生跳线的概率，图6B中用黑柱图表示发生断线的概率。与此相反，将落针于内侧针位置IN时的面线张力和底线的线张力分别设定成一定值为0.7N，将落针于外侧针位置ON时的面线张力设定成上述设定值T，图6A中用白柱图表示此时发生跳线的概率，图6B中用白柱图表示发生断线的概率。
将落针于外侧针位置ON时的面线张力和底线的线张力分别设定成一定值为0.5N，将落针于内侧针位置IN时的面线张力的设定值T′定为0.6N、0.8N、1.0N、1.2N、1.5N、2.0N，缝制出圆头锁眼线迹DN。图7A中用黑柱图表示此时发生跳线的概率，图7B中用黑柱图表示发生断线的概率。与此相反，将落针于内侧针位置IN时的面线张力和底线的线张力分别设定成一定值为0.5N，将落针于外侧针位置ON时的面线张力设定成上述设定值T′，图7A中用白柱图表示此时发生跳线的概率，图7B中用白柱图表示发生断线的概率。图8A和图8B是图7A和图7B中的黑柱图的摘录。虽未图示，但在将落针于内侧针位置IN时的面线张力设定成比落针于外侧针位置ON时的面线张力大的实验中，得到了缝纫硬度更加柔软的结果。
整体性地考察以上的实验结果可以说，与将落针于外侧针位置ON时的面线张力设定成比落针于内侧针位置IN时的面线张力大的场合相比，将落针于内侧针位置IN时的面线张力设定成比落针于外侧针位置ON时的面线张力大时，发生断线和跳线的概率低，而且缝纫硬度更加柔软。还可以看出，在将落针于内侧针位置IN时的面线张力的设定值T(或T′)设定在0.8N～1.0N范围内时，断线率更低。
在将落针于外侧针位置ON时的面线张力和底线的线张力分别设定成一定值为“0.5N”、将落针于内侧针位置IN时的面线张力设定成T′的场合，跳线率和断线率都较小。若仅从表示该结果的图8A、图8B来看，则跳线率存在随着内侧针位置IN的面线张力的设定值T′加大而增加的倾向。断线率存在随着内侧针位置IN的面线张力的设定值T′加大而减少的倾向。作为两者的协调，发明者将落针于内侧针位置IN时的面线张力设定成“0.8N”。
如图5所示，压电致动器34通过与所述面线张力“0.5N”对应的驱动电压Vo、与所述面线张力“0.8N”对应的驱动电压Vi来进行驱动。
参照图9的方框图说明电子圆头锁眼缝纫机1的控制系统构成。
电子圆头锁眼缝纫机1的控制装置40以微型计算机为主体，内部具有CPU41、ROM42、RAM43、非易失性闪速存储器44、连接这些元件的数据总线等共用总线45、输入接口46、输出接口47等。
在输入接口46上连接着启动·停止开关50、与压脚连接的压脚开关51、针杆6处于针上位时输出针上信号的针上位传感器52、针杆6处于针下位时输出针下信号的针下位传感器53、时间信号发生器54、操作面板9。
在输出接口47上连接着缝纫机电机55用的驱动电路56、θ方向驱动电机57用的驱动电路58、与驱动冲裁用锤13的气缸61连接的电磁转换阀59用的驱动电路60、驱动送料台15进行移动的X方向驱动电机62用的驱动电路63、Y方向驱动电机64用的驱动电路65、层叠型压电致动器34用的驱动电路66、操作面板9。
针上位传感器52、针下位传感器53及时间信号发生器54与电子圆头锁眼缝纫机1的主轴10关联地设置。时间信号发生器54通过配设在主轴10上的编码器对主轴10的旋转相位进行检测，输出有关圆头锁眼线迹方面的各种相位信号。
在RAM43中，根据需要设置有各种工作存储器、缓冲存储器和指示器等。
在ROM42中存储有具有多种加固缝线迹的锁眼线迹和圆头锁眼线迹DN的线迹数据；根据这些线迹数据驱动控制电机55、57、62、64和电磁转换阀59来驱动送料台15和旋转机构等缝制机构用的驱动控制程序；使操作面板9上显示各种图像的显示控制程序；用于调节产生面线张力“0.5N”用的压电致动器驱动电压Vo、产生面线张力“0.8N”用的压电致动器驱动电压Vi、以及后述的本发明特有的线张力的控制程序等。
参照图10对电子圆头锁眼缝纫机1的控制装置40所执行的线张力调节控制程序进行说明。
图10表示线张力调节控制程序的顺序流程图，图中的符号Si(i＝11、12、13…)表示各步骤。为了缝制锁眼线迹DN，针杆6在1个缝制周期中在落针于内侧针位置IN后再落针于外侧针位置ON。该1个缝制周期由落针于内侧针位置IN的内侧线迹形成期间和落针于外侧针位置ON的外侧线迹形成期间构成，各自的线迹形成开始时期是根据来自针上位传感器52的针上信号、来自针下位传感器53的针下信号和来自时间信号发生器54的编码器信号等通过运算来决定的。所谓内侧线迹形成期间是指从内侧线迹形成开始时期至外侧线迹形成开始时期的期间，外侧线迹形成期间是指从外侧线迹形成开始时期至内侧线迹形成开始时期的期间。
接通电子圆头锁眼缝纫机1的电源时，作为线张力控制部的控制装置40开始线张力调节用的控制。首先，控制装置40对是否操作了启动·停止开关50、即是否开始锁眼线迹DN的缝制作出判断，即使是判断为缝制开始的场合(S11是)，当不是内侧线迹形成开始时期的场合也处于待机，直至到达内侧线迹形成开始时期(S12否)。
当到达了内侧线迹形成开始时期的场合(S12是)，在内侧线迹形成期间结束之前(S14否)，控制装置40向层叠型压电致动器34施加内侧针位置IN用驱动电压Vi(S13)。当到达了内侧线迹形成期间结束时期的场合(S14是)，处于待机直至到达外侧线迹形成开始时期(S15否)。当到达了外侧线迹形成开始时期的场合(S15是)，在外侧线迹形成期间结束之前(S17否)，控制装置40向层叠型压电致动器34施加外侧针位置ON用驱动电压Vo(S16)。
在到达了外侧线迹形成期间结束时期的场合(S17是)，当圆头锁眼线迹DN的缝制处理尚未结束时(S18否)，控制装置40重复执行S12之后的步骤。当圆头锁眼线迹DN的缝制处理已结束时(S18是)，控制装置40为了压住线而向压电致动器34施加可设定的最高驱动电压Vmax(S19)。当剪线动作结束的场合(S20是)，控制装置40将向压电致动器34施加的驱动电压V设定为“0”(S21)，结束程序(结束)。内侧针位置IN用驱动电压Vi被设定成比外侧针位置ON用驱动电压Vo高出规定电压。
下面再参照图11说明这种结构的电子圆头锁眼缝纫机1的作用。
开始缝制处理时，通过针杆6的上下运动、左弯针及右弯针的互动，面线7a与底线绞合形成线迹，同时通过移动机构和旋转机构形成图12所示的圆头锁眼线迹DN。图11表示该缝制周期中的面线7a及底线的张力、以及各种信号的时间图。
图11中，上述的内侧线迹形成开始时期(内侧线迹形成期间的开始期)设定为符号“1”表示的与左弯针对应的左推开器(Spreader)打开时，对于面线张力变化小的切换是最佳时期。
在内侧线迹形成期间，由于向压电致动器34施加较大的内侧针位置IN用驱动电压Vi(例如约30V、参照图5)，因此，通过线张力调节装置20使面线7a产生较大的张力(约0.8N)。该内侧线迹形成期间的符号“2”是缝针5的内侧针位置IN上的落针时期，符号“3”是右弯针进入面线线环的时期。
外侧线迹形成开始时期(外侧线迹形成期间的开始期)设定为符号“4”表示的与右弯针对应的右推开器打开时，对于面线张力变化小的切换是最佳时期。
在外侧线迹形成期间，由于向压电致动器34施加较小的外侧针位置ON用驱动电压Vo(例如约18V)，因此，通过线张力调节装置20使面线7a产生较小的张力(约0.5N)。该外侧线迹形成期间的符号“5”是缝针5的外侧针位置ON上的落针时期，符号“6”是左弯针进入面线线环的时期。
如上所述，根据本实施形态的电子圆头锁眼缝纫机1，在各缝制周期中，由于内侧线迹形成期间的面线张力大于外侧线迹形成期间的面线张力，因此可抑制跳线和断线的发生，同时可使缝纫硬度变软。其理由考虑到是由于上述的线张力、缝针5的孔眼方向、推开器相对弯针的移动方向、缝针5从加工布拔出之前开始的送料台15的移动方向等各因素相互关联。
线张力调节装置20由于是由压电致动器34构成了调节面线张力用的驱动源，故利用该驱动源的快速响应性可实现面线张力的灵活反应性。因此，在形成锁眼线迹时，即使在每1针都变化线张力且以高速进行缝制的场合，也可每次以微小时间对所述张力进行切换，可得到各针位所需要的线张力，可减少跳线和断线。
所述压电致动器34是层叠型，其压电元件的层叠枚数可自由设定。张力调节机构22通过压电致动器34对旋转盘21的旋转产生制动力作用，向面线7a赋予线张力。因此，能提高压电致动器34的设计自由度，并能根据需要适当地设定所述制动力的大小。因为压电致动器34小型且轻量化，故不仅能抑制缝纫机整体的大型化和重量化，还可容易地调整线张力。
作为线张力控制部的控制装置40在各缝制周期中对线张力调节装置20进行控制，以使内侧线迹形成期间的面线张力大于外侧线迹形成期间的面线张力，由此，在各自的线迹形成期间中能持续性保持分别设定的面线张力，可赋予稳定的面线张力。
下面说明上述实施形态的变更形态。
本发明不仅适用于电子圆头锁眼缝纫机1，而且适用于具有针杆上下运动机构和针摆机构的各种锁眼缝纫机的所有机种。
也可将双压电晶片型的压电致动器用作调节面线张力的驱动源，以取代层叠型的压电致动器34。
图11中，内侧线迹形成期间的开始期也可以是比“1”表示的时期早的时期或晚的时期，对于外侧线迹形成期间的开始期，也可以是比“4”表示的时期早的时期或晚的时期。
也可将面线张力基本性地预先设定为基淮值(例如约0.5N)，设定成仅在落针于内侧针位置IN的时期临时性地大于所述基淮值、仅在落针于外侧针位置ON的时期临时性地小于所述基淮值的形态。
本发明不局限于以上说明的实施形态，业内人士可在不脱离本发明宗旨的范围内，对上述实施形态附加各种变更来加以实施，本发明也包含这些变更形态。
权利要求
1.一种锁眼缝纫机，包括安装着缝针的针杆；向所述缝针供给面线的面线供给源；使所述针杆在钮孔的内侧针位置与外侧针位置之间摆动的针杆摆动机构；与所述针杆的上下运动同步驱动的弯针；向该弯针供给底线的底线供给源，其特征在于，可对赋予面线的张力进行调节的线张力调节装置设置在从所述面线供给源到所述缝针的线供给路径中，具有线张力控制部，该线张力控制部控制所述线张力调节装置，以使落针于所述内侧针位置时的面线张力与落针于所述外侧针位置时的面线张力不同。
2.如权利要求1所述的锁眼缝纫机，其特征在于，所述线张力控制部对所述线张力调节装置进行控制，以使落针于所述内侧针位置时的面线张力比落针于所述外侧针位置时的面线张力大。
3.如权利要求1或2所述的锁眼缝纫机，其特征在于，所述线张力控制部在各缝制周期中对所述线张力调节装置进行控制，以使向所述内侧针位置落针的内侧线迹形成期间的面线张力比向所述外侧针位置落针的外侧线迹形成期间的面线张力大。
4.如权利要求1或2所述的锁眼缝纫机，其特征在于，所述线张力调节装置的调节面线张力用的驱动源是压电致动器。
5.如权利要求3所述的锁眼缝纫机，其特征在于，所述线张力调节装置的调节面线张力用的驱动源是压电致动器。
6.如权利要求4所述的锁眼缝纫机，其特征在于，所述线张力调节装置具有与所述面线卡合的旋转体；以及相对该旋转体的旋转产生负载来调整面线张力的张力调节机构，该张力调节机构是层叠型压电致动器。
7.如权利要求5所述的锁眼缝纫机，其特征在于，所述线张力调节装置具有与所述面线卡合的旋转体；以及相对该旋转体的旋转产生负载来调整面线张力的张力调节机构，该张力调节机构是层叠型压电致动器。
8.如权利要求3所述的锁眼缝纫机，其特征在于，所述内侧线迹形成期间的开始期设定在与左弯针对应的左推开器打开时，所述外侧线迹形成期间的开始期设定在与右弯针对应的右推开器打开时。
全文摘要
本发明的锁眼缝纫机(1)，包括安装着缝针(5)的针杆(6)；向缝针(5)供给面线(7a)的面线供给源；使针杆(6)在钮孔的内侧针位置(IN)与外侧针位置(ON)之间摆动的针杆摆动机构；与针杆(6)的上下运动同步驱动的弯针(Looper)；向该弯针供给底线的底线供给源，在该锁眼缝纫机(1)中，可对赋予面线(7a)的张力进行调节的线张力调节装置(20)设置在从所述面线供给源到缝针(5)的线供给路径中。具有控制线张力调节装置(20)的线张力控制部，以使落针于内侧针位置(IN)时的面线张力与落针于外侧针位置(ON)时的面线张力不同。
文档编号D05B3/00GK1824871SQ200610009289
公开日2006年8月30日 申请日期2006年2月21日 优先权日2005年2月22日
发明者高田亨, 铃木裕之 申请人:兄弟工业株式会社