本发明涉及纺织工业领域和应用于生产服装的缝制工艺。更详细地说，本发明涉及缝纫机中使用并在缝纫操作期间过热的针的冷却。
背景技术：
缝制工艺是服装生产的重要步骤。基本上，缝制工艺涉及利用针和线将织物或其他材料紧固。在缝制过程中，由于针和被缝在一起的服装的部分之间的摩擦使缝纫机或包缝机的针的温度增加。对于纺织工业用包缝机中的高速缝制，可使针过热至高温。在许多情况下，于缝纫针尖或针眼测量得到的温度高达300℃。在缝合期间的这种高温可能会损坏服装的织物材料和缝纫针。此外，在线圈的边缘上，缝线的部分和和织物的部分进入熔化状态，导致对接缝和服装整体的功能性和美学外观都有关键性影响。
在使用诸如斯潘德克斯弹性纤维、莱卡(lycra)或其他聚酯-聚氨酯共聚物的合成纤维的情况下，在缝制过程中由过热的针使服装的织物材料受损的问题更加严重。事实上，在这种情况下，合成织物材料被撕裂或熔化并且被缝纫线覆盖，导致接缝较弱。在许多情况下，部分织物材料在熔化时会粘在针上，造成缝合受损，线撕裂和针磨损。
通过诸如辐射、对流和传导等自发散热自然地从过热的针散热。
具有非零温度的物体(例如在缝制过程中的针)利用热辐射发射辐射，产生输出热功率。然而，在缝纫操作期间，辐射对针的冷却方面作用相对较小。
热对流是指由围绕物体的流体的移动所产生的传热。在缝纫针的情况下，对流传热是由缝纫操作时针的往复运动期间针在空气中移动所引起。
热传导是指由物体内粒子之间的或接触体之间的扩散和微观碰撞所产生的传热。在缝纫针的情况下，它代表最重要的散热成分，当机器停止时诱导针降低其温度。热通过传导从过热的针传递至针的保持装置，再传递至缝纫机的臂以及传递至整个缝纫机。
然而，上述的通过辐射、对流和传导的自发散热可能不足以消除在缝纫操作期间针加热的不期望效果以及对织物、接缝和针本身可能造成的相关损害。
文献us2690148公开了一种用于在缝纫操作期间冷却过热的缝纫机针的冷却装置。更详细地说，公开了一种针的冷却器，其包括中空的c形主体，该中空的c形主体具有与柔性软管连通的入口，所述柔性软管又与加压冷却介质的供应源连通。该c形主体与在缝纫操作期间将针保持在固定位置的紧固螺钉连接。该c形主体的下部是一中空的腔室，所述腔室具有一系列间隔开的射流出口通道，这些通道是倾斜的，使得它们会聚在针眼所在的公共点上。通过由湍流喷射流产生的对流而获得针的冷却效果。
然而，冷却装置的结构是复杂的，而且由湍流喷射流获得的冷却效果可能意味着喷射流与定位在喷射流会聚的针眼附近的织物材料相互作用。
文献us2316647公开了一种用于缝纫机的针冷却装置，其包括冷却剂储存器和液体分配装置，以便在每次往复运动时将液体冷却剂施加到针。具体地说，冷却装置设有容器，该容器包括吸收性纤维，该吸收性纤维能承载液体冷却剂的所需量。当针下降时，针会穿过所述纤维并且会从所述纤维取得将导致针冷却的液体。这样，使针尖和针眼的温度降低。通过由液体冷却剂产生的对流以及通过由缝纫针与具有液体冷却剂的吸收性纤维接触而产生的传导来获得针的冷却效果。
然而，冷却效果不是连续的，并且在针的运动期间，使针带有从冷却装置的吸收性纤维取得的液体冷却剂。这样，在缝纫操作期间，当针穿过服装的部分时，液体冷却剂可与织物材料相互作用。
结果，已知的用于冷却缝针的方法公开了在缝纫操作期间使用冷却流体冷却过热的针的冷却装置。
根据现有技术，冷却流体与针相互作用，导致针的温度降低，但是冷却流体也与织物材料相互作用。这是现有技术的缺点，因为冷却流体提供可损害织物的侵袭性作用。事实上，许多织物材料对温度敏感，并且织物上的冷却流体可导致与冷却流体接触的那部分变质。另外，已知的用于缝纫机的冷却系统，特别是那些使用冷却流体的冷却系统，维护起来困难且昂贵。特别是，已知的冷却系统需要很高的维护时间和成本。
技术实现要素：
因此，本发明的一个目的是提供一种冷却装置，所述冷却装置可有效地降低缝纫针的主体的温度。
本发明的另一个目的是获得针的有效冷却而不需与织物材料相互作用。更详细地说，本发明的目的在于提供一种冷却装置，所述冷却装置优选地通过传导传热方法使缝纫针降温。
本发明的另一个目的是提供一种冷却装置，所述冷却装置可被约束于现有的缝纫机而不需要改变现有的缝纫机。
本发明的另一个目的是通过一种冷却装置使冷却过热的缝纫针的成本和重量得以节省，所述冷却装置能够对从过热的针移除热功率提供高效率和良好控制。
本发明的这些和其他目的通过一种用于缝纫机的针夹(针托)来实现，所述针夹包括至少部分地由导热材料制成的主体以及具有用于约束针的保持装置。所述针夹包括直接地或间接地约束于所述针夹的主体的一部分的热电冷却装置，允许优选地通过传导从针传热以使针冷却。
在本文中使用的术语“热电冷却装置”是指能够将温差(热)转换成电能(反之亦然)的装置。这些装置现有技术也称为珀尔帖(peltier)/塞贝克(seebeck)装置。根据本发明，针夹的热电装置能够冷却约束于该针夹的针。换句话说，热从针夹，因此从约束于该针夹的针，传递(优选地通过传导)通过热电装置。
根据一个方面，热电冷却装置设有第一侧(优选为冷侧)和第二侧或外侧(优选为热侧)，所述第一侧被直接地或间接地约束于针夹的主体的一部分，允许(优选地通过传导)将热从针夹(因此从针)传递到所述热电装置的第一侧，然后传递到热电装置的第二侧，从而传递到外界环境。
根据一个实施例，可以在所述第二侧(所述热电装置的外侧)上设置一个或多个散热器以增加散热。
根据一个方面，所述热电冷却装置设有热侧和冷侧，所述冷侧被直接地或间接地约束于针夹的主体的一部分，允许(优选地通过传导)将热从针传递到所述冷侧，从而传递到外界环境。
根据本发明的一个方面，所述热电冷却装置包括至少一个珀耳帖单元，且所述珀耳帖单元被直接地或间接地约束于针夹的主体的外表面。应当注意的是，本文的术语“直接地约束”是指所述热电冷却装置与针夹的主体的直接接触。
根据一个方面，所述热电冷却装置通过例如螺钉、铆钉的约束装置约束，或者通过将冷却装置联锁在座中来约束，使得所述冷却装置与针夹的主体直接接触。
本文的术语“间接地约束”是指在冷却装置和针夹的主体之间插入附加层。具体地说，根据本发明的一个方面，附加层可包括导热层，该导热层能够允许热从针夹的主体流到热电装置，例如珀耳帖单元的冷侧。所述导热层有利地是粘性层，例如导热膏，其可将热电装置，例如珀耳帖单元，间接地约束(即，插入粘性层来进行约束)到针夹的主体的外表面。
根据本发明的另一个方面，所述热电冷却装置与用于调节所述热电装置的控制单元连接，例如通过选择性启动/停用和/或通过调节提供给所述热电装置的电流。实际上，根据本发明的一个方面，可以控制从缝纫针到冷却装置的传导传热，从而设定缝纫针的预定温度，或者追踪预定的一组缝纫针的温度值(根据其来修正温度)。
实际上，根据一个实施例，根据热电冷却装置产生的热电效应，可通过对热电装置两电极的电压的强度的不同设置来控制缝纫针的冷却。换言之，根据一个可能的实施例，通过改变热电装置两极的电压的强度使约束于针夹的主体的冷侧的温度改变，并且不同的热量会从过热的缝纫针传递到热电冷却装置，从而传递到外界环境。
根据本发明的一个方面，优选地通过控制单元根据反馈回路控制来调节所述热电装置。例如，根据一个方面，比例积分微分(pid)控制器或任何其他负反馈回路控制装置都可控制通过热电装置传递的热。例如，根据可能的实施例，pid控制器或任何其他负反馈回路控制装置可控制通过珀耳帖/塞贝克热电装置的电流，以改变从针夹向外抽出的热。如上所述，可将热传递到散热元件(散热器)，所述散热元件与热电装置的面向外界环境的敞开侧(第二侧)接触。
根据一个方面，可提供诸如热电偶的温度传感器来检测针夹的温度和/或直接检测针的温度。所生成的温度传感器值可用于所述反馈回路控制。
有利的是，根据一个实施例，针夹的温度，因此针的温度可易于保持在恒定水平。
应当注意的是，根据本发明的一个方面，可根据开环控制系统来控制热电装置，例如没有上述的反馈控制。换句话说，可由操作员手动调节温度，例如，通过将温度保持在可由当前系统参数限定的最小值。
根据本发明的另一个方面，缝纫机具有连接到电源的电路，并且所述热电冷却装置连接到所述缝纫机的所述电路。换句话说，所述热电冷却装置使用缝纫机的相同电源来冷却所述冷却装置的冷侧。这样，可以仅使用一个电源，不需要与缝纫机的电源不同的另一电源，从而可降低复杂性和累赘。
本发明的另一个方面提供了一种冷却由用于缝纫机的针夹保持的针的方法，所述针夹包括至少部分地由导热材料制成的主体以及具有用于约束至少一根针的保持装置，所述方法包括以下步骤：
(a)将热电冷却装置直接地或间接地约束于所述主体的一部分；以及
(b)调节所述热电冷却装置以控制来自所述针夹的传热。
本发明的另外的方面和特征在从属权利要求中揭示。
本发明的一个方面还涉及一种热电冷却装置，例如珀尔帖单元，在冷却由用于缝纫机的针夹保持的针中的用途。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的用于缝纫机的针夹的正视图；
图2a是根据本发明的实施例的在将热电冷却装置约束于针夹的主体的一部分之前的针夹的顶视图；以及
图2b是根据本发明的实施例的在将热电冷却装置约束于针夹的主体的一部分之后的针夹的顶视图。
具体实施方式
作为例子，如图1至图2所示，根据本发明的针夹1包括约束于缝纫机的臂12的主体2。针夹1被配置成在缝纫操作期间保持针10。通过将针10容纳在设置于针夹1的主体2内的凹形座11中使针10保持在针夹1内。当针10定位在凹形座11中时，保持装置3用于以可移除的方式(即可逆地)将针10约束于针夹1。
保持装置3还允许在维护时或者当需要用新的针替换用过的针时，或者当根据待缝制的织物必须使用具有不同特征的针时，将针10从针夹1的凹形座11移除。
根据一个可能的实施例，如图1所示，保持装置3包括卡销和旋钮4，当拧入相应的螺纹孔时，可逆地约束所述卡销和在针夹1的主体2的凹形座11内的针10。
根据未示出的其他实施例，所述保持装置的配置可与上述的和图中所示的配置不同，只要所述保持装置能够将针保持在针夹内即可。
在针夹1的主体2内容纳针10的凹形座11优选地设有根据轴线a-a’的纵向延伸。当针10容纳在针夹1的主体2的凹形座11内时，轴线a-a’沿针10的纵向轴线的相同方向延伸。
针夹1的主体2至少部分地由导热材料制成。例如，用于针夹1的主体2的导热材料是金属材料。用于将针保持在针夹1的主体2内的凹形座11中的保持装置3至少部分地由导热材料制成，例如金属材料。
在缝纫操作期间，臂12、针夹1的主体2和针10沿着轴线a-a’移动。当针10穿过织物时，缝纫针10与织物之间的摩擦使针10过热。在快速缝纫机中，针的过热会导致针10的温度剧烈升高，导致接缝、织物、针或其组合受损害。
根据本发明的针夹1包括约束于针夹1的主体2的热电冷却装置5。
如上所述，根据一个实施例，热电冷却装置5是一种装置，其能够通过电能将热从装置的一侧传递到另一侧。通过一种包括热并联且电串联地布置的两种半导体的装置获得这种使电压差与温差相互关联的效果(也称为热电效应)。根据一个实施例，当电流在所述装置内流动时，在半导体的两个热平行侧之间产生温差，导致所述装置的两侧之间出现温差。热电装置既可用作冷却装置又可用作热电发电机。称为珀耳帖单元的热电装置通过电能施加不同的电压以获得所述装置的两侧之间的温差。称为塞贝克单元的热电装置将所述装置的两侧的温差转换成电力。
如图1、图2a和图2b所示，热电冷却装置5(例如至少一个珀耳帖单元)包括热侧6和冷侧7。热电效应被用于将热从针夹传递到所述装置的第一侧，例如，冷侧7，再传递到第二侧6，例如热侧6。根据一个实施例，电力可用于通过热电效应在热电装置5的两侧6、7之间的产生温差，从而允许来自针夹的传热。
热电冷却装置5(例如珀尔帖单元)约束于针夹1的主体2的一部分，更详细地说，热电冷却装置5约束于主体2的外表面的一部分。所述热电冷却装置5在所述主体2的一部分上延伸一角度α，在垂直于轴线a-a’的平面中所述角度α介于0°和360°之间，优选地，所述角度α介于0°和270°之间，所述轴线a-a’沿凹形座11的纵向长度延伸并且沿针10的纵向轴线延伸。
热电冷却装置5直接地或间接地约束于针夹1的主体2。
根据本发明的一个实施例，通过将冷却装置5的第一侧7与针夹1的主体2的外表面的一部分接触而将冷却装置5直接地约束于针夹1的外表面。用于将所述冷却装置直接约束在主体2上的保持装置可包括螺钉、铆钉或从主体2的外表面凸出的凸出元件，所述凸出元件适于直接地连接冷却装置5，例如通过将冷却装置5联锁在所述凸出元件中以直接地连接冷却装置5和针夹具1的主体2。
根据本发明的另一个可能的实施例，通过在冷却装置5的第一侧7和针夹1的主体2的外表面之间插入附加层，将冷却装置5间接地约束于针夹1的外表面。更详细地说，根据本发明的一个方面，所述附加层是导热层8，例如导热膏。有利的是，所述附加导热层是将冷却装置5约束于针夹1的主体2的外表面上的粘性层。
根据这实施例，粘性导热膏的一侧粘附到冷却装置5的冷侧7，而粘性导热膏的另一侧则粘附到针夹1的主体2的外表面。
热电冷却装置5与针10热接触，因为热优选地通过传导从针10流向冷却装置5。
根据一个实施例，热从针10通过针夹1的主体2的凹形座11流到针夹1的主体2，再流到冷却装置5的冷侧7。根据另一实施例，热从针10通过针夹1的主体2的凹形座11流到针夹1的主体2，再流到粘性导热膏8，然后流到冷却装置5的冷侧7。
有利的是，根据本发明的实施例，可以通过控制供应到冷却装置5的电力来控制热电冷却装置5的冷却能力。调节供应到冷却装置5的电力导致冷却装置5的冷侧7的温度的调节。此外，由于热从过热的针流到冷却装置的冷侧7的强度是针10与冷却装置5的冷侧7之间的温度差的函数，可以通过调节供应到冷却装置5的电力来控制针10的冷却效果和针10的温度。
如上所述，即使附图未示出，可设有散热元件(例如散热器)，并且优选地将散热元件约束于所述热电装置的第二(外)侧6以增加到外界环境的传热。
根据一个可能的实施例，即使附图未示出，可设有至少一个温度传感器(例如热电偶)来检测针和/或针夹的温度。所产生的温度传感器值可以用来控制所述热电装置。
应当注意的是，根据不同可能的实施例，可以手动地进行热电装置以及从针夹到外界环境的传热，例如，由操作员启动/停用热电装置或者由操作员调节提供给热电装置的电流，例如调节提供给珀耳帖单元的电流。
但是，还应当注意的是，可例如通过热电装置的反馈回路控制自动地控制传热。根据这实施例，即使在附图未示出，pid控制器或任何其他负反馈回路控制装置都可以控制通过热电装置的电流，以改变从针夹向外抽出的热(传递的热)。
有利地，可例如通过调节提供给热电装置的电流，例如调节提供给珀耳帖单元的电流来自动地进行热电装置的调节。根据可能的实施例，缝纫机100具有连接到电源的电路，有利地，热电冷却装置5连接到所述缝纫机100的所述电路。换句话说，热电冷却装置5使用缝纫机100的相同电源来冷却冷却装置5的冷侧7。这样，可以仅使用一个电源，不需要与缝纫机的电源不同的另一电源，从而可降低复杂性和累赘。
本发明还公开了一种冷却由用于缝纫机100的针夹1保持的针10的方法，所述方法包括将热电冷却装置5直接地或间接地约束于所述主体2的一部分的步骤，以及调节热电冷却装置5的步骤。
根据一个实施例，该方法还包括向所述热电冷却装置5(例如珀耳帖单元)供电的步骤。
如图2a和图2b所示，根据本发明的方法的步骤a)，热电冷却装置5被间接地约束于所述主体2的外表面的一部分。图2a示出了针夹1和针夹1的主体2的三个外部自由表面的俯视图。根据一个实施例，热电冷却装置5包括三个珀尔帖单元，每个珀耳帖单元包括热侧6和冷侧7。粘性导热膏8的一侧粘附在珀尔帖单元的冷侧7上，而粘性导热膏8的另一侧适于粘附在针夹1的主体2的外表面的一部分上。图2b示出了根据本发明将珀尔帖单元粘附在针夹1的主体2的外表面的一部分上之后的与图2a所示的针夹1和热电冷却装置5相同的视图。
根据该方法的可能步骤，通过向热电装置5供电，珀耳帖单元的冷侧7根据热电效应而降低温度。只要热电装置5的冷侧7的温度低于针夹1的温度和在缝纫操作期间由于摩擦而过热的针10的温度，热便会从针10流到热电装置5，从而流到所述热电装置的第二侧6(外侧)并因此流到外界环境。