专利名称：用于自动调节线张力的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及缝纫装置及用来锁缝的方法，更具体地说，本发明涉及一种能够自动调节线的张力的计算机控制锁缝装置和方法。
背景技术：
为在织物中形成锁缝，现在已发展了具有不同设计和构造的锁缝装置。为形成一种装饰图案，可在织物上布置一系列的锁缝。这些装饰图案可设计在一台计算机中或设计在缝纫控制系统中，所述缝纫控制系统移动针和织物而锁缝出所需要的装饰图案。顶线和底线与所述针协作而在织物上形成锁缝。所述顶线来自于织物的上侧而所述底线来自于所述织物的下侧。现代缝纫装置经常每个机头具有多根针而每台机器具有多个机头，而一些缝纫装置上的30个机头中的每个机头均具有12根针。通常每根针用来针绣不同颜色的线而每个机头可为不同的织物进行缝纫。在每个机头上相应的针具有相同颜色的线。在任一时刻，每个机头上只有一根针是工作的，这样，在相同的时间内每个机头就可针绣相同颜色的线。但为了简化对该项内容的描述，此处只是讨论一种单针、单头的机器。
对于高质量和有吸引力的缝纫来说，通常希望顶线长度和底线长度二者之间具有适当的比例。所述的线长度比例是受顶线和底线之间的张力的比例影响的。张力的比例影响用来缝纫特定针脚的顶线长度和底线长度的量。已知道通过调节张紧轮的阻力可改变顶线的张力，而通过调节弹簧及在管壳上布置的螺栓就可改变底线的张力。所述阻力是由张紧轮和管弹簧提供的，所述管弹簧可与线张力成比例变化。通常，顶线和底线的张力是在缝纫开始时由操作者对特定的线只设置一次。顶线的张力后来可在张紧组件上进行调节，而底线的张力在不停机的情况下是不能被调节的。因为底线的张力通常保持为常量，因此，通过改变顶线的张力就可调节线的张力比例。张力比例的改变可反应在线长度比例的变化上。经研究发现在装饰图案中不同的针脚需要不同的张力比例，但现有技术中只是在不经常的间隔中进行手工调节。
当缝纫一个图案时，操作者必须观察针脚的质量来确定线张力的比例是否设置适当。如果所述的比例不合适，那就意味着需要调节顶线和/或底线的张力。为了校正张力，操作者必须手工调节顶线的张力。当仅通过调节顶线的张力而不能达到合适的线张力比例时，就需要调节底线的张力，这样就需要停止缝纫装置的运行。为使操作者认识到张力比例的问题及为使操作者调节线的张力，通常需要对操作者进行培训。
为保证不经常的调节张力来形成最高质量的针脚，就应将顶线的张力和底线的张力设置得很高。而过量的张力经常会导致线的绷断。此外，过量的张力将使列针脚变得很窄。这种变形可暴露出隐蔽在下面的走针脚。另一方面，在缝纫开始时，只简单地降低张力将会使一些针脚受到很微小的张力而产生如松散这样不能令人满意的缝纫。应认识到通常的需要是为避免在一个图案中造成线的绷断和扭曲而降低一些针脚需要的张力时，不应降低其他针脚的张力。
在相关领域的现有技术中，已知根据走过的线的使用量而自动调节供应的线的张力。例如，当为走过的针脚而消耗了过量的线时张力增大。这种类型的张力调节不考虑与锁缝相关的任何独立因素或不考虑下面的针脚所要求的预先的变化。因此，在进行锁缝时，就需要一些方法来自动控制线的张力。
虽然现有技术中也描述了在缝纫装置中利用手工调节线的张力比例，但手工调节线的张力不是人们所期望的，这是因为它需要受过训练的操作者、代价高的附加劳动力且可能需要停机。现有技术中的不经常的张力调节是有问题的，因为在装饰图案中不同的针脚需要不同的张力来保证其均匀的质量。
发明概述根据本发明，本发明披露了在缝纫过程中既能形成锁缝而同时又能自动控制线的张力的一种装置。这种装置包括一个缝纫控制系统、一个操作者输入装置、一个张紧组件、一个线长度编码器和一台缝纫机。操作者通过操作者输入装置可调节顶线的张力或列针脚的线长度的比例。相应于操作者的输入，张紧组件就可在缝纫控制系统控制的方向上调节顶线的张力。当所述编码器的轮子转动而得到用于形成特定针脚的线的实际长度时，所述线长度编码器就测量顶线的长度。所述缝纫控制系统对此可进行监控，所述缝纫控制系统可改变张紧组件中的线的张力同时对缝纫机进行控制。为确定顶线进行适当的张紧同时又可保持适当的线张力比例，所述缝纫控制系统利用操作者的输入、走过的线的消耗量以及将来对线的张力的要求进行预测。
顶线和底线之间的线长度的比例是由缝纫控制系统来保持的。通过调节张紧组件，每个针脚就可应用定制的线长的比例或根据需要的线长度比例。线长比例的调节是通过改变顶线或底线的张力来进行的。所述的张力可在形成每个针脚过程中调节一次或进行动态调节，通常由一条调节弹簧来完成对机械脉冲的抑制。所述缝纫控制系统可为不同的装饰图案特别是在锁缝应用中的装饰图案确定不同的张力。下一个针脚所需的张力是利用最后一个针脚需要的线长度、和最后一个针脚实际应用的线长度之间的差值和/或其他因素来确定的。当确定下一针脚所需的适当的张力时，所述缝纫控制系统可包括所述的其他因素中的一些因素，如针相对于织物的速度、下一个针脚的长度、织物的厚度及在最后的针脚和下一个针脚之间的角度改变量等，但所述的其他因素并不仅限于上述的这些因素。
在本发明的一个实施例中，至少两个因素被用来确定下一个针脚所需要的线的消耗量。一个线的长度编码器被用来确定一个特定针脚的所用线的实际消耗量。操作者必须将一个所需要的线长度比例或与用于形成特定针脚所需的线长度相关的一个等价因素，输入到操作者输入装置中。另外的因素如速度、针脚长度、织物的厚度或针脚的角度改变量，至少随着操作者的输入而用来确定所需要的线消耗量。线的张力通过缝纫控制系统来调节，所述缝纫控制系统将会影响特定针脚所用的线的实际消耗量。
在另一个实施例中，本发明披露了一种用来缝纫锁缝图案的方法，利用该方法可改变至少两倍的线的张力。首先，与第一针脚和第二针脚中的每个针脚相关的第一因素的第一个量值由针脚控制系统来确定。所述的第一因素在所述的其他因素中是以针的速度、针脚的长度、织物的厚度或针脚之间的角度为依据的。在下一步骤中，由利用所述第一因素的至少第一个量值的针脚控制系统来确定第一控制输出。其次，将第一控制输出施加到一个张紧组件上，所述张紧组件可将线的张力调节至第一张力。具有第一所需线长度的图案的第一针脚是利用第一张力来形成的。在完成第一针脚之后，利用第一因素的至少第一个量值来确定一个第二控制输出，其中，所述的第二控制输出与所述的第一控制输出是不同的。将所述第二控制输出施加到张紧组件上而将线的张力调节至一个第二张力。最后，执行具有一个第二所需要的线长度的图案的第二针脚，其中，所述的第一需要的线长度与所述第二需要的线长度是不同的。
本发明的另一个实施例是用来缝纫织物的一种装置，这种装置可同时自动控制线的张力，所述装置包括一个操作者输入装置、一个张紧组件和一个缝纫控制系统。在所述的其他因素中，所述操作者输入装置包括一个读取装置，在形成列针脚的过程中，所述读取装置用来指示顶线长度和底线长度之间的比例。所述缝纫控制系统用来接收来自于操作者输入装置的输入信息(由读取装置所指示)。接收的来自于操作者的这种输入被用来控制张紧组件和缝纫机的其他部分，以在织物中产生所需要的针脚。
在本发明的另一个实施例中揭露了一种形成具有多个针脚的图案的方法，该方法可自动调节线的张力的比例。每个针脚均包括一个顶线长度和一个底线长度。操作者利用操作者输入装置而将与所选择的顶线长度和底线长度相关的第一因素输入。然后，缝纫控制系统接收来自于操作者输入装置的操作者输入信息。利用从缝纫控制系统传向张紧组件的控制输出而调节线的张力，从而得到顶线长度和底线长度之间的比例。最后，在该张力下完成装饰图案的至少一个针脚。
根据上面的概述已经明晰了本发明的多个重要优点。因为可计算出每个针脚的最佳张力，对于一个缝纫图案中的所有变化来说，所述缝纫控制系统可保持顶线张力和底线张力之间的适当的比例关系，从而在缝纫工作中提高了均匀性。这样就不必训练操作者来认识较差的张力比例或怎样手工调节线的张力，从而降低了劳动力成本。此外，利用除过去的针脚性能之外的因素来预测将来的适当的张力，这样就可更准确地调节张紧组件。
通过下面的描述，特别是在结合附图的情况下，本发明的另外的优点将会变得更加明确。
附图的简要描述
图1所示为在中心处具有缝纫控制系统的缝纫装置的顶表面的方框图；图2A所示为一台单机头、单针的缝纫装置的透视图；图2B所示为图2A所示的装置的俯视图3所示为缝纫机的前视图，图中显示了顶线和底线路径及张紧轮；图4所示为底线和底线壳体的透视图，图中显示了用来调节底线张力的弹簧和螺栓；图5所示为操作者检测底线的张力的示意图；图6A所示为预紧器、线长度编码器和张紧组件的前视图；图6B所示为图6A中所示的结构的侧视图；图7所示为一个流程图，该流程图中显示了在缝纫过程中用来确定顶线或底线是否绷断的步骤；图8A所示为单个缝纫头上用来调节张力比例的操作者输入装置的部分前视图，多机头缝纫机具有每个机头的这些操作者输入装置之一；图8B所示为用来从一个可去除的磁盘上输入图案的操作者输入装置的另一部分的前视图，对于每台缝纫机器通常只需要一张可去除的驱动盘；图9所示为针与织物和线相互作用的前视图，图中显示了一系列的直线针脚；图10A所示为一系列直线针脚或走针针脚的截面侧视图；图10B所示为图10A中所示的图案的俯视图；图11A所示为一系列针脚的俯视图，所述的一系列针脚形成了一列装饰图案；图11B所示为图11A中所示的图案的仰视图，该图中显示了织物下面的顶线和底线；图11C所示为沿图11A中的A-A线所做的侧视图；图12所示为一个流程图，该流程图中显示了自动调节一个实施例的线的张力的步骤；图13所示为一个流程图，该流程图中显示了确定所需要的顶线消耗量的步骤；图14所示为一个流程图，该流程图中显示了确定织物厚度的步骤；图15A所示为一个图表，该图表显示了对于每个针脚的顶线张力的变化情况，其中，对于每个针脚的张力只变化一次；图15B所示为一个图表，该图表显示了在形成每个针脚的过程中顶线张力改变的一个例子，其中，在形成每个针脚的过程中，所述的张力进行多次的动态改变；
图16A所示为一个自动张紧器模块的透视图，其中，所述的自动张紧器模块将一个线长度编码器和一个张紧组件组合在一起；图16B所示为图16中所示的自动张紧器模块的分解透视图；图16C所示为图16A中所示的自动张紧器模块的俯视图；图16D所示为沿图16A中的线B-B′所做的自动张紧器模块的第一剖切示图；图16E所示为沿图16A中的线C-C′所做的自动张紧器模块的第二剖切示图；图16F所示为一个九针缝纫机头的一部分的前视图，所述的九针缝纫机头包括预张紧器和自动张紧器模块；图16G显示了图16F中所示的一个九针缝纫机头的一部分的后视图；图17所示为一个流程图，该流程图中显示了在另一个实施例中自动调节线的张力的步骤；图18所示为一个流程图，该流程图中显示了根据一定的前瞻性因素而对下一针脚确定和施加所需要的线的张力的步骤；图19所示为一个方框图，该图中显示了图17中所示的规则的一个反馈循环；图20所示为一个流程图，该流程图显示了在本发明的另一个实施例，其中根据一定的前瞻性因素和在无反馈的帮助下的搜索表而确定下一个针脚所需要的线的张力的步骤；图21所示为一个缝纫装置的方框图，图中显示了缝纫控制系统、操作者输入装置和缝纫机之间的相互关系；图22所示为一个方框图，图中显示了缝纫控制系统的一个服务部分；图23所示为一个方框图，图中显示了缝纫控制系统的一个机头控制部分。
优选实施例的详细描述参考图1，图1所示为显示了一种缝纫装置的主要部件的方框图。所述缝纫装置20包括一个张紧组件22、一个线长度编码器23、缝纫机21、一个操作者输入装置24和一个缝纫控制系统25。所述缝纫控制系统25包括一台计算机，所述计算机可接收来自于操作者输入装置24和线长度编码器23的输入信息。这些操作者输入信息与装饰图案信息一起在进行缝纫时用来确定缝纫控制系统25怎样监控缝纫机21和张紧组件22。
优选实施例中的缝纫机21包括完成缝纫所需要的所有其余的项目。在所述的其余项目中包括一根针、将织物在两根轴线之间移动的传动器、导线器、一个压脚、一根挑线杆、一个压线器、断线检测器和一个底线组件。所述缝纫控制系统25监控着缝纫机21和张紧组件22同时生产出形成图案的系列锁缝。
在一个优选的实施例中，张紧组件22用来调节施加到一根上线或顶线上的阻力。施加到线上的阻力就在线中产生了张力。每根线的张力的值及顶线长度和底线长度之间的比例是保证针脚质量的关键因素。特别地，在形成一个针脚的过程中顶线的张力是可调的而底线的张力可保持为常值。在这种情况下，将底线的张力预设为一个值而在需要的范围内自动调节顶线的张力，这样，在缝纫过程中就可保持顶线和底线之间的适当的线长比例。而在另一个实施例中也可控制底线的张力而将顶线的张力保持为常值，从而达到所需的线长比例。
在优选的实施例中，当顶线通过线长度编码器23时可测量顶线的消耗量。缝纫控制系统25可利用实际的顶线消耗量来确定为将来的针脚应怎样调节张紧组件22，从而保证一个适当的线长比例。本发明的另一个实施例可利用一个线长编码器23来测量所用的底线的长度，这是因为只需要对所述线之一进行测量。如果需要的话，在已知一条线的实际消耗量的情况下，就可计算另一条线的长度。在另一个实施例中的一种可选择的方式为通过测量顶线和底线的用量还可进一步提高对线长度比例的控制。
在形成装饰图案过程中，顶线或底线均可能绷断。能够检测到这些绷断并尽快通知操作者对保持缝纫装置的有效运行及不破坏布料来说是很重要的。当发生上述的绷断时，所述线长度编码器23可对此进行检测，这是因为当线绷断时所用的线的长度将在预定的范围之外进行变化。在检测到一个绷断后，为使操作者有时间将线重新穿入针眼，所述机器就停止工作。在一台多机头机器中，在一个机头上的线中产生一个绷断将会要求所有的机头停止工作直至将线安装好，这是因为所有的机头均一致地工作。
操作者输入装置24用来将缝纫信息输入到缝纫装置20中。装饰图案典型地包含有精密布置而形成图案的成千上万个锁缝。所述图案通常是以电子处理的形式如通过一个可去除的软盘而进入到操作者输入装置24中。在优选的实施例中。顶线的张力或顶线长度与底线长度的比例在操作者输入装置中通过按压推力按钮进行控制。操作者利用推力按钮而代替手工输入，这种信息可通过电子化的形式储存在可去除的软盘上。多机头机器中的每个机头均可具有所述的按钮，以控制顶线的张力或该机头上的线长度比例，这样，所述的每个机头均可具有不同的顶线张力或线长度比例。
所述缝纫控制系统25接收来自于操作者输入装置24和线长度编码器23的输入信息。所述的输入信息被处理，用来确定怎样监控所述的张紧组件22和缝纫机21而织缝出所需要的装饰图案。为监控所述的张紧组件22，由缝纫控制系统25产生了具有一定量的控制输出信息。所述的输出控制信息是以储存在存储器中而与从操作者输入装置24中得到的顶线长度相关的预定信息为基础的。随着所述控制输出信息的量的变化，由张紧组件22施加到线上的张力也发生变化。典型地，可利用一个或多个处理器来执行所述的缝纫控制系统25。
在一个多机头缝纫装置中，缝纫控制系统25通常分布在几个位置上。所述缝纫控制系统25的一部分可位于每个机头上以控制该机头的线的张力，而所述系统的另一位于中间的部分则可分析缝纫图案，以指令每个机头如何适当设定顶线的张力。优选的情况是所述缝纫控制系统25的不同的部分通过一条高速串行数据总线而相互连通。
参考图2-图6，下文中将对该装置的机械部分的机械操作进行详细的描述。如图2A-B所示，该装置包括用来支撑本发明正确操作所需的硬件的壳体27。一个矩形台30装配在所述壳体27上。所述矩形台30用来放置及支撑织物或其他被缝纫的材料。将被缝纫的织物被紧固在环带26中，所述环带26具有一个附加到其圆周部分上的一个插入连接器29。所述环带26用来将织物28保持固定在一个与针相垂直的平面上。所述插入连接器29实质上为一个杆，其端部插入在支架组件32的X形支架35中形成的开口中，这样就将环带26和织物28连接在一起。一个Y形支架38也是支架组件32的一部分。所述Y形支架38覆盖在大部分X形支架35上，并沿着矩形台30的宽度方向横向延伸。缝纫机以静态的方式被支撑在织物28之上，穿线的针34从缝纫机头41处垂直延伸。
每个X形支架35和Y形支架38均附加到步进式马达上，所述步进式马达可在与针34垂直的平面内移动环带26。放置在环带26中的织物28在控制系统25的指令下在X轴和Y轴上移动。在这种方式下，就可控制针34相对于织物28的运动，从而完成预先设计好的锁缝图案。
参考图3，图3中显示了顶线50和底线53的路径及相关的缝纫机。顶线50始于顶线轴56，然后穿过导线器和预紧器64。通过预紧器64而将标定量的阻力施加到顶线50上。然后，所述顶线50穿绕过线长度编码器23，所述线长度编码器23测量线50的实际消耗量并将消耗的长度通知给缝纫控制系统25。然后，顶线50由张紧组件22进行操作性的结合。在控制系统25的控制下，由张紧组件22向线50施加变化的阻力。调节弹簧67在张紧组件22中与所述的线相配合，而在一系列的多于两个导线器之前作为机械脉冲抑制器。一根挑线杆70与处于多于两个的导线器之间的线进行配合。最后，所述线穿过另一个导线器、一个压脚71和针34。
参考图4，图4以放大的形式显示了一个底线组件72。所述底线组件包括一个梭管73、线53、壳体76和一根具有螺栓82的弹簧79。所述梭管73用来缠绕一定长度的底线53。梭管73一旦缠绕线53，它就被放置到管壳76中。底线53从壳体76与弹簧79结合的部位伸出，通过调节螺栓82就可调节所述弹簧的张力。通过调节用来调整弹簧的螺栓82，就可调节底线53离开底线组件72时作用在底线53上的阻力。
参考图5，在开始一个锁缝图案之前可由操作者90一次性设定底线53的张力。底线53必需设定一定的张力，这样，当顶线和底线之间的张力达到所需要的比例时，顶线或底线的张力才能在一个可接受的范围内保证产生良好的缝纫效果。当将梭管73放置到壳体76中时就对螺栓82进行调节，操作者90可利用线50而悬吊起梭管73并轻轻晃动所述的梭管。在晃动所述的梭管时，应只有少量的线53不缠绕在梭管73上。为校正不正确的张力，操作者应调节螺栓82并再次检测所述的张力。这种调节底线张力的方法在通常情况下已足够了，但另一种可选择的方式为为了更精确地校正张力，操作者90可将一个张力测量装置安装到线53上。
参考图6A-6B，图中显示出预紧器64、线长度编码器23和张紧组件22结合到顶线50上。当缝纫装置穿线时，顶线50穿过预紧装置106、一个编码轮109和张紧轮112至少一次，最后由操作者将其穿过导线器115。
开始时，由预紧器64将少量的阻力施加到线50上，这样就在线上产生了张力。预紧器的阻力可利用一个预紧球柄100进行手工调节。所述预紧装置106包括两个相对的凸起垫圈来夹紧向下的线50而产生阻力。
当缝纫控制系统25发出指示时，张紧组件22在顶线50上产生的阻力比预紧器在顶线上产生的阻力大。操作者90可利用操作者输入装置24来控制施加到顶线50上的张力。为改变所述的张力，一个螺线管118可对由缝纫控制系统25提供的控制信号产生反应。控制信号的变化可在由螺线管118施加到张紧轮112中的压力中得到反应。利用这种方式，缝纫控制系统25就可调节顶线50中的张力。
一根调节弹簧67结合到所述的张紧组件22中。所述调节弹簧67的功能之一就是作为一个机械脉冲抑制器，它可以吸收在线的使用过程中产生的较大的加速。为了执行调节弹簧67的功能，本发明的其他实施例中也可动态调节施加到线50上的张力。这样在形成一个特定的针脚的过程中就需要多次调节线的张力。在形成每个针脚过程中可施加一个张力参数，所述的张力参数可被储存在缝纫控制系统25中。
当线长度编码器23转动其编码轮109时，所述线长度编码器23就可测量线50的实际消耗量并将该信息传输到缝纫控制系统25。在已知到缝纫过程中实际应用的线长度的量的情况下，缝纫控制系统25就将必要的信息进行反馈而可了解设定的顶线50的张力是否适当，从而达到形成列针脚所需要的线长度比例。
所述缝纫控制系统25可利用从线长度编码器23传输来的信息而检测顶线或底线中的绷断情况。如果顶线50产生了绷断，一个很微小量的顶线就会穿过线长度编码器23。换句话说，当顶线绷断时，顶线的消耗量接近为零。当底线53绷断时，顶线的消耗量等于或小于针脚长度，这是因为在这种情况下没有底线将顶线拉入到织物28中。缝纫控制系统25中的规则可检测到这些情况并将所述的这些情况通知给在场的操作者。
参考图7，该图中揭露了一种用来检测线的绷断的方法。所述用来检测线的绷断方法的一个有益之处在于不需要额外的硬件，及所有的处理均可由缝纫控制系统25中的软件来完成。线的检测包括如下步骤(1)在步骤122中确定每个针脚均已完成之后，就可得到步骤123中的针脚长度和步骤124中的顶线实际消耗量；(2)对于每个针脚来说，从针脚的长度中减去顶线的实际消耗量就可得到步骤125中的结果；(3)如果上述的结果大于或等于零而小于针脚的长度，就如步骤127中所得到的结果即底线已绷断，而如果所得到的结果约等于针脚的长度，就如步骤126中得到的结果即顶线已绷断；(4)一旦确定是哪条线绷断，就会在步骤128中通知操作者。
操作者输入装置24如图8A和8B所示。图8A显示了特别用于多机头机器中的每个机头41的操作者输入装置24的机头部分130，而图8B显示了操作者输入装置24的机器部分133，该部分通常在一台多机头机器上出现一次。为了开始进行缝纫，操作者就启动一个开/关按钮135，并将一个可去除的软盘插入到一个可拆卸的软盘驱动器136中并按压一个装入按钮139。对于每个机头41，操作者不得不在自动运行模式151、手工运行模式153或停止该机头的运行152中进行选择。多机头机器中的每个机头41与其他机头一致地缝纫相同的图案，但当应用的机头超过需要的机头时，必需按压停止按钮152来停止一些机头的运行。在每个机头选择了运行模式后，操作者就可按压开始按钮148而开始缝纫。
在自动运行模式即启动自动按钮151的情况下，顶线和底线之间的消耗量的比例是由缝纫控制系统25来保持的。顶线和底线被锁定在一起并根据操作者90的需要而在织物的上面、内部或下面形成所述的针脚。在自动运行模式中，操作者90可通过调节一个控制部件而改变顶线长度与底线长度的比例并缝纫一列针脚。通过按压增加及减小按钮142、145来控制所述控制部件。操作者通过观察线长度比例读取装置144就可确定怎样按压按钮来影响该系统。为达到所需要的比例，缝纫控制系统25利用所需要的线长度比例来确定怎样改变施加到顶线上的张力。在此过程中，缝纫控制系统25利用顶线张力读取装置143来指示顶线的张力，所述顶线的张力作为螺线管动态范围的一个系数。观察顶线张力读取装置143对于确定在达到所需要的比例之前螺线管中的动态范围在何时结束是很有用的。例如，如果操作者90输入的线长比例为1.6而顶线张力读取装置143指示出应用了螺线管动态范围的100％，这通常就意味着螺线管不能供应足够的张力来达到所需要的1.6的比例。在一个可能的解泱方法中，操作者90可停止缝纫而减小施加到底线53上的张力，从而有效地变化线长度比例的范围。
在所述的手工运行模式中，操作者90可直接控制顶线的张力。手工运行模式是通过按压手工按钮153来启动的。在该模式中按压增加及降低按钮142和145就可改变从螺线管施加到线上的张力。操作者通过观察顶线张力读取装置143就可确定作为其动态范围的函数的螺线管的当前设置。顶线张力的变化结果可在线长比例读取装置144中得到反应。当在新的张力下进行缝纫时，缝纫控制系统就确定线长的比例且缝纫一列针脚并将该信息输出到读取装置144。通过这种方式，操作者90就可知道在不停机观察织物28的下面的情况下怎样调节张力来影响顶线消耗量和底线消耗量的比例。
在另一个实施例中，对于多机头机器来说只有操作者输入装置24的一个机头部分130。在单机头输入装置130上进行的调节对于所有的机头均有效。这样就消除在每个机头上布置一个控制板130的需要。如果该机头的螺线管的动态范围过量或发生了线的绷断，则在每个机头上的错误指示器将会将所述的情况通知操作者90。
在每个机头41均具有控制板130的情况下，操作者通过按压同步按钮154而可使所有的机头同步。所述这种特点的启动会将当前机头的设置复制到该机器中的其他所有机头上。通过这种方式，在一个机头上调节线长度比例或顶线的张力就可在每个机头上均能接收到同样的设置。因为所述的设置可不同地影响每个机头41，因而就需要进行校正来保证所述的设置在每个机头上产生同样的效果。该按钮可消除对操作者在多机头机器中分别对每个机头进行设置的需要。对于一些缝纫机可能有多达30个机头的情况，该特征将会变得更加重要。
图8A显示了一个状态指示灯，该指示灯在检测后将检测到的顶线绷断155或底线绷断158的情况显示给操作者。如果需要的话可将一个可视性警报器与状态指示灯155、158一起使用。
现在参考图9，图9中显示了针34、压脚71、织物28、梭管壳76、梭管73、一个转动钩173及顶线50和底线53的相互作用而形成一系列直线锁缝的情况。第一步是推动针34穿过织物28，此处，梭管壳76的转动钩173部分与在顶线50中形成的线圈相配合。转动钩173在逆时针方向上转动的结果就是使顶线中的线圈扩大同时缠绕梭管73，而梭管73和底线53保持静止。最终，所述转动钩173就会释放顶线50，而过量的线就会被挑线杆70和调节弹簧从织物28之上拉回。该过程将所述的两种线锁定在一起而在织物28中形成锁缝。
参考图10A-10C，所述的图中显示了缝纫中通常应用的不同的锁缝的详细情况。大部分装饰图案包括列针脚、直线针脚及环形走针脚的组合。列针脚在装饰图案中是很常用的，利用列针脚可形成大部分的字符数字符号图案，当形成填充图案或走针脚时通常应用直线针脚。
每一个针脚均可被看作为一个具有角度和针脚长度177的矢量。最后的针脚角度和下一针脚角度之间的角度差称为针脚角度改变量179。典型地，列针脚具有的针脚角度改变量179约为180度，而直线针脚具有的角度改变量179接近零度。
参考图10A-10B，在所述的侧视图和截面俯视图中显示了一系列的直线针脚或走针脚。顶线50和底线53在织物28内形成的针穿孔175内相互结合而产生锁缝。底线53的消耗量大约等于一个针脚长度177，而顶线的消耗量基本等于针脚长度177加2倍织物厚度176。从上面看的系列针脚的俯视图(图10B)显示了织物28中的针穿孔175和顶线50。顶线50上的张力虽在图中未进行显示，但顶线50上的张力可增大，从而底线53将环绕入针穿孔中，这样顶线的消耗量将基本等于针脚长度177。在这种情况下，从织物的顶面上可看到底线，从而就会在装饰图案中产生可看到的缺陷。对顶线长度和底线长度之间的比例的控制就有助于确保不能从织物的顶面上看到底线。
图11A-11C显示了形成一个提花列的一系列针脚。所述列图案的特征在于其针脚的角度变化量接近180度。顶线50和底线53之间的线长度比例将决定在缝纫列图案时从织物的下面可看到多少顶线。操作者90通过观察输入装置24上的读取装置144就可知道线长度比例的设置(参考图8A)。在图11A-11C中显示了底线覆盖织物下的距离的三分之一，而其余的三分之二距离由顶线在底线的两侧进行等量覆盖的情况。在形成列针脚时，操作者90可利用输入装置24来调节消耗的底线。虽然不希望从织物28的顶面上看到底线53，但顶线的张力设置的太紧就可从织物28的顶面看到底线53。
图12-13中显示的流程图解释了本发明的一个实施例。每个流程图中的步骤的执行最好利用在缝纫控制系统25中运行的软件来执行。此处描述的实施例利用过去的性能(即回视性的分析)结合对线的消耗量的预测(即前瞻性分析)来确定下一针脚的张力。所述回视性分析作为反馈以便可更精确地预测将要使用的线的长度。另一个实施例可应用回视性分析或前瞻性分析。
如图12中所示，该图中描述了自动张紧调节的一个实施例。当缝纫机被设置为自动张紧运行模式时，顶线的张力是由缝纫控制系统25通过张紧组件22调节施加到顶线上的摩擦而进行控制的。所述缝纫控制系统25根据将来的针脚需要的预测的改变量(即前瞻性因素)和/或过去的应用预测的精确性(即回视性反馈)而为一个针脚设定张力。此外，在形成一个针脚的过程中，可动态改变施加到顶线上的张力以提高位于张紧组件22中的调节弹簧67的有效性。
确定怎样调节顶线和底线的张力的比例需要以下几个步骤(1)在步骤180中施加一个参考张力，(2)在步骤183中确定所需要的顶线消耗量，(3)在步骤186中完成一个针脚之后，在步骤189得到一个实际的顶线消耗量，(4)在步骤192中将预测的值减去实际的顶线消耗量而产生一个结果，(5)所述的结果被用来或在步骤195中增加顶线张力、或在步骤198中减小顶线张力、或在步骤201中不改变顶线张力。
根据步骤180，在形成第一个针脚之前将一个参考张力施加到顶线上。对于每个缝纫装置来说所述的初始张力值是唯一的，且所述的初始张力产生的结果与在现有技术中发现的机械张力调节是相同的。对于每个图案或根据需要，操作者90可修正储存的参考张力。为方便起见，在装入所述图案的同时，可从可去除的磁盘驱动器136中装入每个图案的唯一的参考张力。在形成步骤195、198中的第一针脚之后可对参考张力进行变更。
下一个步骤183是缝纫控制系统25确定下一个针脚所需要的顶线消耗量。在步骤183中确定所需要的顶线的消耗量时要求估计在下一个针脚中张力应准备怎样改变。该过程应考虑下述的一个或多个因素如下一个针脚的针脚长度177、当前织物的厚度176、针脚179之间的角度改变量、下一个针脚的形成速度、操作者所需要的列图案的线长度比例及其他可能的因素。但本发明并不仅限于上述的这些因素。
在步骤186中完成所述的针脚之后，在步骤189中，缝纫控制系统25就从线长度编码器23中得到实际的顶线消耗量。当线围绕编码轮109转动时，所述的线长度编码器23就可测量线的实际消耗量。线的消耗量被用作反馈信息而传输到缝纫控制系统25中，来确定怎样精确地施加顶线张力而产生所需要的顶线消耗量。
下一步，将由缝纫控制系统25在步骤183中确定的所需要的线的消耗量减去在步骤189中得到的实际的线消耗量(即回视性评价)。所需要的线的消耗量和实际的线消耗量之间的差值在步骤192中产生了一个结果。所述的结果指示出实际的线张力与需要的线张力的接近程度。
在步骤192中确定一个差值之后，所述的结果就被用于在步骤195增加顶线张力、在步骤198中减小顶线张力或在步骤201中不改变顶线张力，这是因为在步骤189中得到的实际消耗的顶线分别为太长、太短或正好。根据从预测值中减去实际消耗的线的结果就可采取三个可能的动作(1)当所述的结果小于零时，必须在步骤195中增加顶线张力，这是因为在步骤189中提供的实际顶线消耗量超过了在步骤183中提供的所需要的线的消耗量；(2)当所述的结果大于零时，必须在步骤198中减小顶线张力，这是因为在步骤183中提供的预测的所需要的顶线消耗量超过了在步骤189中提供的实际的线消耗量；(3)当在步骤189中实际消耗的顶线等于在步骤183中提供的所需要的顶线的消耗量时，就不改变所述顶线的张力。顶线的张力可根据所需要的线的消耗量和实际的线消耗量之间的差值而进行调节。在任何时候对顶线张力调节量的限制均有助于减小在顶线张力中产生的较大的摆动。
在调节顶线张力之后的最后的步骤为确定装饰图案是否完成。如果需要更多的针脚，所述的自动张力调节过程将再次从步骤183开始，并对每个针脚重复进行上述的过程。按着这些步骤可在整个装饰图案上提供高质量的缝纫效果，因为在利用反馈形成每个针脚之后的顶线和底线之间的张力比例是适当的。
参考图13，图13显示了用来确定下一针脚所需要的顶线的消耗量183的一个过程。该过程根据将来的针脚所需要的预期的变化而预测线的消耗量(即前瞻性因素)。在一个可选择的实施例(图中未显示)中，当确定怎样设定下一个针脚的线张力时可分析多个将来的针脚需要的张力，而不是只应用来自于下一个针脚的信息来进行分析。
在确定下一个针脚所需要的顶线的消耗量时可考虑及分析许多因素，包括在步骤220中确定需要的线长度比例、在步骤223中得到的织物的厚度176、在步骤226中得到的最后的针脚和下一个针脚之间的针脚角度改变量179、在步骤229中得到的形成针脚的速度及在步骤232中得到的针脚的长度，但本发明并不仅限于此。为了在步骤235中确定所需要的顶线消耗量，上述的因素就施加到针脚长度177上。将在步骤223中确定的织物厚度调节系数添加到针脚长度177上，而将在步骤226中确定的角度改变调节系数、在步骤229中确定的速度调节系数及在步骤232中确定的针脚长度调节系数相乘，以便在步骤235中确定所需要的线的消耗量。在针孔或针脚长度177之间的距离通常与在正常条件下一个针脚所消耗的顶线的最小量相对应。在该实施例中未考虑的其他可影响线的消耗量的因素为线的弹性、动态速度变化量、织物的类型、针的类型、线路径的构造、线路径中的动态张力改变量、线的类型及在线轴上的线的剩余量。
顶线和底线之间的所需要的线长度比例是由操作者在步骤220中通过输入装置输入的。通过增加或减小所述的线长度比例，操作者90就可变更顶线和底线之间的消耗量的比例(参考图8A)。在步骤220中从操作者的输入可计算出一个长度比例调节系数。所述的长度比例调节系数最终被施加到针脚长度177上而尽量达到操作者所需要的比例。
织物厚度176(如图10A中所示)是影响所需要的顶线的消耗量的另一个因素。随着织物的厚度176的增加，就需要更多的顶线50来保持所需要的线长度比例。为了消除加厚的织物的影响，在步骤223中确定的所述的织物厚度调节系数将随着织物厚度的增加而增加所需要的顶线的长度。在步骤235中的计算所需要的顶线消耗量的过程中，织物厚度调节系数就被添加到针脚长度177上。因为顶线必须在每个针脚的端部穿过织物28中的针孔175，所以，所述的厚度调节系数通常小于或等于织物厚度的2倍。
随着针脚179(如图11A所示)之间的针脚角度的改变，顶线消耗量也会发生改变。图10A-10B显示了一系列的直线针脚，其中针脚179之间的角度改变量为零，而图11A-11C中显示了一列针脚，其中针脚179的角度改变接近180度。随着针脚角度改变从0度至180度的变化，所述的顶线长度就增加。在步骤226中确定的一个针脚角度改变调节系数可修正针脚之间的角度改变的影响。在步骤235中，当确定所需要的顶线消耗量时，针脚角度改变调节系数与其他系数一起施加到针脚长度177上。
每个针脚均在一个特定的速度下形成。当针速度稳定时，为形成较大的针脚，织物环带26必须较快速地运动。对于形成较大的针脚来说，在步骤229中得到的输送到织物28上的线的速度也增加了。根据缝纫机的构造，顶线上的摩擦受速度增加的影响较底线上的摩擦受速度增加的影响大。随着线上的摩擦的增加，张力也会增加而减少了线的利用量。为减小顶线上的摩擦的不适当的增加，在步骤229中确定的一个针脚速度调节系数将会随着针脚速度的增加而改变所需要的顶线的消耗量。
所述的针脚长度177是在织物28中的针孔175之间的距离。针脚长度177通常与一个特定的针脚所消耗的顶线的最小量相对应。顶线的消耗量是受包括线的弹性及线路径中的动态摩擦及其他因素在内的许多因素的影响。不同类型的线具有不同的弹性。随着针脚长度177的增加，弹性就会增加而需要较少的顶线。较短的针脚长度177具有较小的弹性，这样就会增加线的张力而成比例地需要较多的顶线。相应的动态摩擦也会影响线的消耗量。对于每个针脚来说，所述的动态摩擦由两部分组成(1)线开始移动时的摩擦，(2)保持线的移动时的摩擦。较大的针脚消耗的线比较小的针脚消耗的线快。随着线更快地穿过缝纫机，阻力就与张力一起减小。这样，就使较大的针脚具有较小的张力而较小的针脚具有较大的张力。为了对与不同的针脚长度177有关的不同的弹性、动态摩擦及其他因素进行弥补，在步骤232中计算出一个针脚长度调节系数。在步骤235中所述的针脚长度调节系数与针脚长度177相乘而确定所需的顶线消耗量。
为在步骤235中确定所需要的顶线的消耗量，所述的系数必需在步骤232施加到针脚长度上。在步骤223中确定的织物厚度调节系数加到针脚长度177上，而在步骤226中确定的角度改变调节系数、在步骤229中确定的速度调节系数及在步骤232中确定的针脚长度调节系数均相乘，以便在步骤235中确定所需要的线的消耗量。所述的计算可由缝纫控制系统25在形成每个针脚之前来完成。
参考图14，图14中揭露了一种自动确定织物厚度176的方法。一种可选择的自动确定织物厚度176的方式为操作者90在缝纫开始之前手工输入织物的厚度176。在确定下一个针脚所需要的顶线的消耗量时需要织物的厚度176(参见图13中的步骤223)。织物厚度176的自动确定包括如下的步骤(1)在开始缝纫之前的步骤250中储存一个参考厚度；(2)在步骤256中得到针脚角度改变量之前的步骤253中等待一个针脚的完成；(3)在步骤259中如果针脚角度约等于零度，在步骤262中得到的针脚长度和在步骤265中得到的顶线实际消耗量就被用来在步骤268中确定织物的厚度。织物的厚度176小于或等于顶线消耗量与针脚长度177的差值再除以2。织物厚度的这种算法只在针脚角度接近为零时才能应用。因为所述的算法可对每个约为零角度的针脚进行计算，因此需考虑织物厚度中的动态变化。应注意到随着张力的改变，表现的织物厚度将发生变化，这样将影响该算法的精确性。例如，随着张力的增加，线中的弹性将使线伸长而减少了在步骤265中得到的线的实际消耗量。这种织物厚度表面上的变化将歪曲得到的结果。
现在参考图15A-15B，图中显示了形成每个针脚过程中，顶线张力的变化。图15A显示了一个简单的实施例，其中对每个针脚其张力只调节一次并在形成该针脚过程中保持为常数。该实施例需要一个调节弹簧(见图3中67)，所述调节弹簧作为一个机械脉冲抑制器而在形成针脚过程中动态地改变张力。所述调节弹簧67用来使线的进给平顺而改变针脚长度并帮助“设定”以前的针脚。所述调节弹簧67通常在形成针脚的开始过程中在线的移动方向上伸展，并在向着针脚的端部的方向相反的方向上回卷。应该确认调节弹簧的运行在针脚的开始处可减小线的张力，而朝向针脚的端部可增加线的张力。
图15B显示了本发明的另一个实施例中动态调节线的张力的一个例子，该例子中完成了调节弹簧67的动作。在形成每个针脚的过程中，所述缝纫控制系统25可通过张紧组件22来改变施加到顶线上的阻力，以提高机械调节弹簧67的有效性或用来弥补其他因素。在该实施例中的线张力根据一个储存的参数可向着针脚的始端减小而向着针脚的末端增加。对于每个针脚来说，所述的动态响应参数是可重复的。根据缝纫机的特殊要求，在形成每个针脚过程中的动态张力响应参数可在后来进行规定。
参考图16A-16E，图中显示了本发明的另一个实施例中的线长度编码器23和张紧组件22的组合。这种组合的组件称为一个自动张紧模块270，所述模块包括一个固定端盖271、两个摩擦垫圈273、一个包括有编码器磁盘部分274的线轮275、一个壳体281、一个包括有传感器277和印刷线路板(PCB)278的编码器组件276、和一个低分布张紧螺线管279。所述固定端盖271将模块270中的所有部件结合在一起。
张力是由自动张紧器模块270施加到线上的。所述线轮275与线结合，这样低分布螺线管279就调节由摩擦垫圈273施加到线轮275上的摩擦。当所述的摩擦施加到线轮275上时，线的张力就发生变化。摩擦垫圈273最好用毛毡或相似的材料制成。
自动张紧模块270中的编码器组件276用来确定线的实际消耗量。不论底线轮275何时转动，编码器磁盘部分274也进行转动，所述编码器磁盘部分274包含有磁材料。所述编码器传感器277检测到由编码器磁盘274产生的磁场而确定线轮的转动量，并将该信息传输到缝纫控制系统25。已知线轮的转动量可使缝纫控制系统25计算线的实际消耗量。编码传感器277最好是一个霍尔效应传感器但也可是一个光学传感器。
参考图16F-16G，图中显示了缝纫机21的一部分。该实施例的缝纫头41具有9条线(图中未显示)。所述9条线中的每条线分别由9个自动张紧模块270和9个预紧器64来配合。典型地，对于多针机器来说，每条线具有不同的特性如颜色和厚度，在形成一个针脚的工作中，一次只应用一条线。
参考图17，图中显示了自动张力调节的另一个实施例。该实施例中除了除去步骤180及加上步骤290之外，其余的步骤与图12中显示的实施例大致相同。在该实施例中，在步骤290中确定并施加所需要的张力。该步骤通过与最后一针脚的要求进行比较而分析了下一针脚的特定要求，并相应地调节由张紧组件24施加的张力。该实施例的一个优点在于它可预料下一个针脚所需要的不同的线张力并在执行下一个针脚之前施加所述的张力。相反，图12中所述的实施例只是在针脚形成之后校正线的张力，这样就导致每个针脚的形成是在较差的线张力下进行的。
参考图18，图18中显示了在图17中的步骤290中确定和施加所需要的线张力的一个详细流程图。步骤290通过将来自于步骤192(见图17)的回视性修正结果，及对一些因素进行分析的修正结果(即图13中所示的前瞻性分析)增加到最后针脚所应用的张力上而确定所需要的张力，所述的因素可影响下一个针脚所需要的张力。所述的前瞻性因素包括织物厚度的改变量、针脚角度的改变量、速度的改变量及针脚长度的改变量，但本发明并不仅限于此。
确定所需要的线张力的第一步为将最后一个针脚中所用的张力与在步骤192中确定的回视性修正量(参见图17)相加。在确定保证调节的张力的方式中的下一个针脚是否不同时，上述的计算值就作为一个起点。既然所有可能影响线的张力的因素经常不被考虑进去，因此计算的所需要的张力就存在一定的不精确性，因此须应用反馈信息。例如，线的弹性在计算中是不被考虑的因素，因为它需要操作者检测每种线的类型和长度并将其输入到缝纫装置20。这就是将在步骤192中的回视性分析(即反馈)应用来作为确定张力的一个修正量的原因。步骤192中的结果被用来确定回视性的修正因素是否应在步骤195中增加、在步骤198中减小或在步骤201中保持不变。通过以这种方式反馈一个代表过去的不精确性的一个修正因素，对下一个针脚所需要的张力的计算就会变得更加精确。步骤300将从该过程中得到的张力修正结果增加到最后针脚所用的张力中。
在织物厚度176中的改变也会影响线中的张力。在织物的厚度176已改变时，在计算过程中将用到在图14中揭露的用来确定织物厚度176的方法。在步骤304中应用织物厚度176的改变来确定张力应怎样改变来弥补织物厚度的改变。通常，随着织物厚度176的增加，线的用量也将增加。为保持适当的线长度比例，施加到顶线上的阻力必需随着织物厚度的增加而由缝纫控制系统25来将其减小，从而消除增加的线的用量的影响。作为该分析结果的对张力的任何修正均增加到步骤300中的结果上。
随着装饰图案中的针脚角度的改变，施加到线上的张力也发生变化。一般由列针脚(即角度改变量约为180度)和直线针脚(即角度改变量约为0度)构成装饰图案。随着针脚角度改变量从0度增加至180度，顶线上的张力也倾向于增加。为消除这种倾向，在步骤308中必需将一个针脚角度改变修正因素与在步骤304中计算出的线的张力相乘。
当形成针脚的速度改变时，线的张力也倾向于改变。针脚速度的增加就增大了线穿过缝纫机时作用在线上的阻力，最终增大了线的张力。顶线50上的张力和底线53上的张力均受到速度改变的影响。因为每条线上的张力及这些线之间的张力比例是形成高质量装饰图案的泱定因素。在一个针脚速度范围内必需保持所述的张力。对一种特殊构造的缝纫机来说，顶线和底线受针脚速度的改变的影响不同。在步骤312中计算的修正量必需通过改变顶线50上的张力来弥补张力中的所述改变。将步骤308中的结果与来自于该分析的线张力修正量相乘。
改变顶线上的张力的另一个因素为针脚长度177的变化。小针脚长度177具有的张力倾向于比大针脚长度具有的张力大。在其他因素中，张力的改变被确认是源自于线的弹性，因为较大针脚中的增大的线的消耗量可将线较好的进给。为弥补随着针脚长度的增加而引起的张力的减小，在步骤316中计算了一个修正量并将该修正量与步骤312中的结果相乘。
所需要的线的张力包括通过分析回视不精确性所确定的修正量、织物厚度的改变量、针脚角度的改变量、速度的改变量及针脚长度的改变量，但本发明并不仅限于此。在步骤320中将所需要的线张力施加到张紧组件22中而保持顶线和底线之间的适当的比例。该方法的一个主要的优点在于，在形成针脚之前应用反馈信息来确定所需要的线张力，这样就可对装饰图案中的针脚的改变作出更快更准确的反应。
参考图19，自动张力的调节也可以反馈循环的方式进行进一步的描述。进入反馈循环的输入信息是在最后针脚330中所用的线的张力。最后针脚330的线张力增加到回视性反馈修正量上，所述回视性反馈是在步骤342中通过分析最后一个针脚所需要的线的长度、和在步骤342(即反馈)中得到的线的实际长度之间的差值而得到的。下一步，在步骤334中，分析前瞻性因素如织物厚度的改变量、针脚角度的改变量和针脚长度的改变量来确定为准备下一个针脚应怎样改变所述的张力。来自于步骤334的结果即为下一个针脚所需要的线张力，所述下一个针脚所需要的线张力利用信号346来指示。最佳的情况为在步骤334中计算的前瞻性张力的不精确性是通过在步骤342中提供的反馈来弥补的，这样就提高了输出信号346所指示的下一个针脚所需要的线张力的精确性。换句话说，通过利用步骤342中的反馈来平衡在步骤334中计算的下一个针脚的前瞻性张力中固有的精确性而可进行更精确的张力调节。
参考图20，图20中揭露了本发明的自动张力调节的另一个实施例。在该实施例中没有应用反馈来确定所需要的张力，这是因为在确定下一个针脚所需要的线张力的情况下的精确性已足够高时，通过反馈来提供提高的精确性已变得不必要。为下一个针脚确定所需要的张力需要如下步骤(1)接收来自于操作者输入装置24的线长度比例并在步骤360中利用一个搜索表来确定长度比例调节系数；(2)得到织物厚度并在步骤364中参考一个搜索表来确定织物厚度调节系数；(3)得到针脚角度改变量并在步骤368中搜索角度改变调节系数；(4)得到下一个针脚的速度并在步骤372中搜索速度调节系数；(5)得到针脚长度并在步骤376中搜索针脚长度调节系数；(6)利用在步骤360、364、368、372、376确定的系数来确定下一个针脚所需要的线张力，并将所得到的张力应用到步骤380中的线上；(7)在步骤384中利用在步骤380中计算的张力完成一个针脚之后再次开始该过程。如果需要额外的精确度，在步骤380中计算所需要的线张力时应应用更多的因素。
下面参考图21，图21中揭露了一种缝纫控制系统25与缝纫机21相互作用的构造。缝纫机的主要部分408与一个服务器计算机400相连接，所述计算机400用来接收来自于机器输入装置133的指令(见图8B中所示)。以一种相似的方式，机头缝纫机412是由一个机头控制计算机404来监控的，所述机头控制计算机404接收来自于机头输入装置130的指令(见图8A)。所述服务器计算机400通过一根接口总线424而连接到每台机头控制计算机404上。
服务器计算机400在一个中央的位置处进行整体的计算并将计算的结果参数和其他任务传输到每个机头41。服务器计算机400执行的功能包括对从可去除磁盘136中接收到的图案进行解释、计算每个机头41所需要的线的消耗量、计算每个针脚的针脚长度、将统计信息保持在每个机头41上，及在一个实施例中控制针34和织物28之间进行的在X、Y、Z轴线上的运动，但本发明并不仅限于此。
多机头缝纫装置中的每个机头41均具有一个机头控制计算机404。所述机头控制计算机404与机头输入装置130相连，并控制机头缝纫机412的运行且执行服务器计算机400没有进行的计算。多条导线作为机头控制计算机404和机头缝纫机412之间的接口。所述的线如图21中的一条总线420所指示的那样。在其他结构中，当操作者90通过机头输入装置130发布命令时，机头控制计算机就操纵张紧组件而达到所需要的线张力或线长度比例。所有机头控制计算机404均通过接口总线424而与服务器计算机400相连通。
将服务器计算机400与每个机头控制计算机404连接在一起的接口总线424为双向总线，它可允许数据在计算机之间进行传输及反向传输。每台计算机中放置的软件可利用该接口装置向其他计算机咨询需要的信息。接口总线424最好成系列构造以减少伸展到每个机头41的导线量，但所述的接口装置也可以是一条并列总线、一条光学总线或一条无线电连接线，但本发明并不仅限于此。
参考图22，图中显示了服务器计算机400的一个方框图。从机器输入装置133接收到的信号被用来确定怎样在X方向和Y方向上移动织物环带26及怎样在Z方向上移动针34。服务器计算机400也分析从可去除的磁盘中接收到的针脚图案信息来确定所需要的线消耗量，并通过接口总线424将该信息传输到机头控制计算机404。
参考图23，图中以方框的形式显示了一台机头控制计算机404。一台中央处理器(CPU)440接收来自于操作者输入装置24和线长度编码器23的信息，控制张紧组件22中的螺线管118与多个状态指示器。
所述状态指示器位于操作者输入装置24中，且包括长度比例读取装置144、顶线张力读取装置143、顶线绷断指示器155和底线绷断指示器158。一个常规的逻辑块452用来提供输出信息，所述的输出信息用来在处理器440的指令下启动状态指示器。
一个编码器多路分解器444接收来自于多个线长度编码器23的信号。当确定线消耗量时，处理器440就通过编码器多路分解器444来选择要求的线长度编码信号。通过这种方式，在确定线的实际消耗量时，处理器440就可选择每个编码信号。
在改变线上的张力时，处理器440必需能够控制每个张紧组件22中的螺线管118。一个多路复用器448接收来自于处理器440的单个脉冲宽度调制信号并将该信号传输到一个选择的螺线管。该过程可使处理器440改变正在形成针脚所用的线的张力。
上面为显示和说明发明目的而对本发明进行了描述，但本发明并不仅限于此。与上面的描述相应的变化及变更和本发明的相关技术或知识均落在本发明的范围之内。描述的本发明的实施例是为了以最好的方式实现本发明，使本领域技术人员以这种最好的方式或其他的实施例方式来应用本发明，对于实现本发明的具体的应用也需要作出不同的变更。应认识到本发明附加的权利要求包括现有技术允许的其他可选择的实施例。
权利要求
1．一种用于缝纫织物且同时自动控制在缝纫中施加在线上的张力的装置，该装置包括第一装置，所述第一装置为至少一个针脚提供与实际应用的线的长度相关的信息；第二装置，所述第二装置用来提供与所需要的线的长度相关的一个第一因素；一个张紧组件，所述张紧组件用来张紧在用至少一个针脚缝纫所述织物的过程中所应用的线；第三装置，所述第三装置响应所述第一装置和第二装置而使缝纫能进行并控制所述的张紧组件；其中，所述的第三装置确定一个与所述的所需要的线长度相关的值，与所述的所需要的线长度相关的值依据至少一个与所述的第一因素不同的预定的因素。
2．根据权利要求1所述的装置，其中所述的第一因素包括与至少一个针脚的一条顶线的长度和一条底线的长度相关的信息。
3．根据权利要求1所述的装置，其中所述一个预定的因素至少包括针脚的角度改变量、织物的厚度和针脚形成时的速度三者之一。
4．根据权利要求1所述的装置，其中所述的第三装置包括用来确定至少一个针脚所用的所述线的实际长度和所需要的线的长度的差值的装置。
5．根据权利要求1所用的装置，其中所述的一个预定的因素与针脚之间的角度改变量有关，随着所述角度改变量的增大，所述的一个预定的因素也增大。
6．根据权利要求1所述的装置，其中所述的一个预定因素与所述针脚长度有关，随着所述针脚长度的增大，所述的一个预定因素就减小。
7．根据权利要求1所述的装置，其中所述的一个预定因素与所述针脚的形成速度有关，随着所述速度的增大，所述的一个预定因素就在一个预定的方向上变化。
8．根据权利要求1所述的装置，其中所述的一个预定因素与所述织物的厚度有关，随着所述厚度增加，所述的一个预定因素也增加。
9．根据权利要求1所述的装置，其中所述的张紧组件用来调节至少一条顶线和一条底线二者之一上的张力。
10．根据权利要求1所述的装置，其中在形成每个针脚的过程中，所述的张紧组件多次动态调节一条顶线上的张力。
11．根据权利要求1所述的装置，其中所述的第一装置包括一个线长度编码器。
12．根据权利要求1所述的装置，其中所述的第三装置包括处理装置和转换装置，所述张紧组件包括一个壳体和一个编码器，所述编码器和所述转换装置利用所述壳体来支撑，所述处理装置与所述壳体相分离。
13．根据权利要求12所述的装置，其中所述转换装置包括一个螺线管。
14．根据权利要求1所述的装置，其中所述的第三装置包括多个处理器和一台缝纫机，所述多个处理器包括一个服务器处理器和一台第一机头控制处理器，其中所述第一机头控制处理器通过所述第一机头缝纫机器来运行，并在由所述第一机头缝纫机控制缝纫时由服务器处理器将数据输入到所述的服务器。
15．根据权利要求1所述的装置，其中所述的第二装置包括第一显示装置，用来指示在至少一个针脚上的顶线长度和底线长度二者之间的关系。
16．根据权利要求15所述的装置，其中所述的第二装置包括第二显示装置，用来指示至少所述顶线和所述底线二者之一上的张力。
17．根据权利要求15所述的装置，其中所述的第二装置包括至少一个第一控制元件，用来改变所述顶线长度和所述底线长度之间的关系。
18．根据权利要求1所述的装置，其中在第一针脚利用与所述线的实际长度相关的信息及与所述所需要的线的长度相关的所述值之后，所述的第三装置可进行第二针脚的缝纫。
19．一种利用线来缝纫具有至少一个第一针脚和一个第二针脚的图案的方法，该方法包括得到使用缝纫控制系统的与第一针脚和第二针脚中的每个针脚均相关的一个第一因素的第一量值；由所述的缝纫控制系统利用所述第一因素的至少所述第一量值来确定一个第一控制输出；将所述的第一控制输出施加到一个张紧组件上而将线的张力调节到一个第一张力；利用所述的第一张力缝纫具有一个第一所需的线长度的图案的第一针脚；利用所述第一因素的至少第一量值来确定一个第二控制输出，其中所述的第二控制输出与所述的第一控制输出是不同的；将所述的第二控制输出施加到所述的张紧组件上而将线的张力调节到一个第二张力；缝纫图案的第二针脚，所述图案具有一个第二所需的线长度，其中第一所需的线长度与第二所需的线长度是不同的。
20．根据权利要求19所述的方法，其中确定所述第一控制输出的步骤包括向所述缝纫控制系统提供一个与针脚角度的改变量相关的值。
21．根据权利要求19所述的方法，其中确定所述第一控制输出的步骤包括向所述缝纫控制系统提供一个与针脚形成速度相关的值。
22．根据权利要求19所述的方法，其中确定所述第一控制输出的步骤包括向所述缝纫控制系统提供一个与织物厚度相关的值。
23．根据权利要求19所述的方法，其中确定所述第一控制输出的步骤包括为所述第一针脚确定所述的第一所需要的线长度。
24．根据权利要求19所述的方法，其中将所述第一控制输出施加到所述张紧组件的步骤包括调节至少一条顶线和一条底线二者之一的张力。
25．根据权利要求24所述的方法，其中调节一条顶线的张力的步骤包括在缝纫所述第一和第二针脚的每个步骤中，多次动态调节张力。
26．根据权利要求19所述的方法，其中得到所述第一因素的所述第一量值的步骤包括利用操作者输入装置来输入所述的第一量值。
27．根据权利要求26所述的方法，其中所述输入步骤包括显示至少顶线长度和底线长度二者之间的一个比例和至少顶线和底线之一的张力。
28．根据权利要求19所述的方法，该方法还包括利用所述第二针脚的实际的线长度与所述第三个针脚的所需要的线长度二者之间的差值来缝纫图案的一个第三针脚。
29．根据权利要求19所述的方法，其中确定所述第一控制输出的步骤包括存取储存在存储器中的预定的信息，所述预定的信息与所述第一所需要的线长度有关。
30．一种用于缝纫织物且同时自动控制在缝纫中施加在线上的张力的装置，该装置包括一个操作者输入装置，所述操作者输入装置包括至少一个显示装置，用来指示顶线长度和底线长度之间的关系；一个张紧组件，所述张紧组件用来张紧在缝纫织物的过程中应用的线；一个响应所述操作者输入装置的缝纫控制系统，该系统可使缝纫进行并可控制所述的张紧组件。
31．根据权利要求30所述的装置，其中所述的操作者输入装置包括第二显示装置，用来指示至少一根顶线和一根底线二者之一的张力。
32．根据权利要求30所述的装置，其中所述的操作者输入装置包括至少一个第一控制元件，用来改变顶线长度和底线长度二者之间的比例。
33．根据权利要求30所述的装置，其中所述的操作者输入装置包括一个自动运行模式和一个手工运行模式，其中所述的自动运行模式允许改变顶线长度和底线长度二者之间的比例，而手工运行模式允许改变至少顶线张力和底线张力二者之一。
34．一种用来缝纫具有多个针脚的图案的方法，每个针脚包括一个顶线长度和一个底线长度，该方法包括提供一个缝纫控制系统；提供操作者输入装置；利用所述的操作者输入装置将与顶线长度和底线长度相关的一个第一因素输入到所述的缝纫控制系统中；利用施加到一个张紧组件上的一个控制输出来调节施加到线上的张力，而得到所述顶线长度和所述底线长度之间的比例；缝纫所述图案的至少一个针脚。
35．根据权利要求34所述的方法，其中在所述的缝纫步骤中，所述控制输出进行多次动态改变。
36．根据权利要求34所述的方法，该方法还包括缝纫另一个针脚，其中所述得到所述比例的步骤和调节张紧力的步骤是在缝纫所述另一个针脚之前进行的。
37．根据权利要求34所述的方法，该方法还包括缝纫另一个针脚，其中所述的控制输出包括一个第一量值和一个第二量值，所述的第一量值是在执行缝纫所述一个针脚的步骤之前确定的，所述的第二量值是在执行缝纫所述另一个针脚的步骤之前且在执行缝纫所述的一个针脚的步骤之后确定的。
38．根据权利要求34所述的方法，其中所述控制输出依据一个实际的线长度，所述实际的线长度是利用所述的缝纫控制系统得到的。
39．根据权利要求34所述的方法，其中施加到所述张紧组件上的所述控制输出与至少针脚形成速度、针脚角度的改变量、织物厚度和针脚长度四者之一有关。
40．根据权利要求34所述的方法，其中所述调节张力包括调节顶线的张力同时底线的张力保持为常数。
41．根据权利要求34所述的方法，其中与已有的一个或多个针脚的定向相比所述控制输出和所述一个针脚的定向有关。
42．根据权利要求34所述的方法，其中所述控制输出是依据储存在存储器中的而与顶线长度相关的预定信息。
43．根据权利要求34所述的方法，其中所述输入步骤包括显示与所述比例相关的一个第一指令。
44．根据权利要求43所述的方法，其中所述输入步骤包括显示一个第二指令，所述的第二指令与至少一个顶线和一个底线二者之一的张力有关。
45．根据权利要求34所述的方法，其中所述输入步骤包括与一个第一控制元件相配合，从而改变所述的比例。
46．一种在同时缝纫多于一根线时控制线的张力的方法，该方法包括提供多台具有多个机头的缝纫机，包括一个第一机头，所述的每个机头均用来缝纫织物中的线；由所述的第一机头根据缝纫的织物来确定所需要的线的张力；输入与所述的所需要的线张力相关的信息，所述所需要的线张力依据所述的确定步骤确定；在所述的输入步骤之后自动将所述的信息施加到所述的多个机头中的每个机头上；缝纫每个所述机头上的具有所需要的线张力的线。
47．根据权利要求46所述的方法，其中所述的确定步骤包括利用所述的第一机头进行缝纫的过程中由操作者观察所述需要的张力。
48．根据权利要求46所述的方法，其中所述输入步骤包括利用一个输入装置向所述的缝纫机之一提供所述的信息。
49．根据权利要求46所述的方法，其中所述的施加步骤包括利用一根连接到每台所述缝纫机上的接口总线而将所述的信息进行网络传输。
50．一种利用线来缝纫一个预定的装饰图案的方法，所述预定的装饰图案包括一个第一图案和一个第二图案，其中所述的第一图案不同于所述的第二图案，该方法包括如下步骤缝纫包括有多个第一针脚的所述第一图案；缝纫包括有多个第二针脚的所述第二图案；确定在多个第一针脚之一和多个第二针脚之一之间的针脚角度改变量；确定与所述针脚角度改变量相关的一个控制输出；将所述的控制输出施加到一个张紧组件以调节线的张力。
51．根据权利要求50所述的方法，其中所述的第一图案是一个走针脚图案，所述的第二图案是一个列针脚图案。
52．根据权利要求50所述的方法，其中所述确定一个控制输出的步骤包括从搜索表中得到一个值。
53．一种利用线来缝纫具有至少一个第一针脚和一个第二针脚的图案的方法，该方法包括得到使用缝纫控制系统的与第一针脚和第二针脚中的每个针脚均相关的一个第一因素的一个第一量值；由所述的缝纫控制系统利用所述第一因素的至少所述第一量值来确定一个第一控制输出；将所述的第一控制输出施加到一个张紧组件上而将线的张力调节至一个第一张力；利用所述的第一张力来缝纫具有一个第一所需要的线长度的图案的第一针脚；利用所述第一因素的至少所述第一量值来确定一个第二控制输出，其中所述的第二控制输出与所述的第一控制输出是不相同的；将所述的第二控制输出施加到所述张紧组件上而将线的张力调节至一个第二张力；缝纫所述图案的第二针脚，所述图案具有一个第二所需要的线长度，其中第一所需要的线长度与第二所需要的线长度是不同的，其中；将所述第一控制输出施加到所述张紧组件上的步骤包括调节一根顶线的张力，所述调节顶线的张力的步骤包括在缝纫所述第一针脚和所述第二针脚中的每个针脚的过程中多次动态调节张力。
54．根据权利要求53所述的方法，其中所述动态调节张力的步骤包括将一个动态响应参数施加到至少第一张力和第二张力之一。
55．根据权利要求53所述的方法，该方法还包括规定施加到至少第一张力和第二张力二者之一上的动态响应参数。
56．根据权利要求53所述的方法，该方法还包括得到与一个张力调节系数相关的操作者输入信息；将所述的张力调节系数施加到所述第一和第二张力上。
全文摘要
本发明披露了一种自动控制线张力的计算机化缝纫装置。在本发明的一个实施例中,至少应用两个因素来确定下一个针脚所需要的线的消耗量。一个线长度编码器(23)用来确定一个特定的针脚实际消耗的线的量。操作者必须将一个所需要的线长度比例或一个等价的因素输入到操作者输入装置(24)中,所述的线长度比例或等价的因素与一个特定的针脚所用的所需要的线的长度有关。另一个因素如速度、针脚长度、织物厚度或针脚角度改变量至少与操作者的输入一起来确定所需要的线的消耗量。线的张力由针脚控制系统(25)来调节,针脚控制系统将影响特定针脚实际消耗的线的量。
文档编号D05B47/06GK1305547SQ99807327
公开日2001年7月25日 申请日期1999年5月6日 优先权日1998年5月8日
发明者兰德尔·梅尔顿, 威廉·R·蔡尔兹, 弗农·S·特纳 申请人:麦凯特公司