操作装置的制作方法

专利名称：操作装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种打算用于缝纫装置或缝纫机的操作装置，具有-一在形成针迹和送进缝纫物时压平缝纫物的布料压紧装置，-至少一个作为用于布料压紧装置的执行元件的直线电机，其用来控制布料压紧装置施加在缝纫物上的布料压紧力的驱动杆与布料压紧装置相连。
缝纫机(下面“缝纫机”这个概念也包括缝纫装置，其中本发明既涉及缝纫装置又涉及缝纫机)的布料压紧装置用来，在针刺入时固定缝纫物的位置，并在送进阶段在缝纫物上施加一压紧力，通过此压紧力送进装置可以使缝纫物继续前进。
过去在这方面一直试图借助于电磁铁产生通过布料压紧装置施加的压紧力。因为随着缝纫速度越来越高，对于与送进装置无可挑剔的共同工作所需要的布料压紧力非常大，此外与此有关的用电磁铁的试验由于电磁铁在关于电流和力连同当时的位置方面的非线性特性而失败。
在US-A-4 214 540中介绍了另一种可供选择的解决方案。按照这份资料一弹簧通过杠杆压紧在布料压脚上，其中杠杆支承在中间。一直线电机作用在支承点上，使得通过支点的移动改变杠杆比，从而调整作用在布料压脚上的力。
但是在US-A-4 214 540中所设想的原理证明其结论是，用间接方式通过比较弱的直线电机来调整布料压脚的大的压紧力是有问题的。与此有关的技术的实现不仅是复杂的，而且成本也非常高，因为直线驱动装置的定位精度需要非常高。
由US-A-5 551 361已知一种缝纫机，其中应该在缝纫物上施加一不受布料送进器的作用力影响的恒定的压紧力。为此目的布料压紧杆与一力传感器连接，它用来测量实际的布料压紧力。此测量信号转换成直线电机的控制信号，直线电机固定在缝纫机壳体上，其中布料压紧杆同时构成直线电机的驱动杆。
除此之外，在这种布料压紧装置中不得不造成很大的控制技术方面的费用，存在另一个非常明显的缺点，布料压紧杆直接与直线电机的驱动杆连接，或者说两个杆形成一共同的构件。因为该杆附加地还带有一线圈，或者说直线电机的运动部分，得到一个很大的需要带动的总质量。因此为了控制相应的惯性力特别是在缝纫机转速很高时必须由直线电机发出非常大的力，以使布料压脚不从布料送进器上飞离。这种需要发出的很大的力又促使缝纫机强烈地振动。
从上述缺点和不足出发本发明的目的是，这样地构成这种类型的操作装置，使得用直接的、机构简单的但是精确的方法把力传递到布料压紧装置上去。
这个目的通过按权利要求1前序部分的操作装置来实现，其中按照本发明的原理驱动杆通过至少一个弹性的、质量小的连接元件与布料压紧装置连接，并且布料压紧装置可通过直线电机在抬起位置和下降位置之间运动。
操作装置作为用于布料压紧装置的执行元件至少具有一个直线电机，其用来控制布料压紧装置施加在缝纫物上的布料压紧力的驱动杆与布料压紧装置连接，通过这种方法使力用直接的、机构简单的但是精确的方式传递到布料压紧装置上。因为在直线电机中作用力与电流方向有关，布料压紧装置在一种电流方向时抬起，在另一种电流方向时压紧，因此按照本发明的原理布料压紧装置可以通过直线电机在一抬起位置和一下降位置之间运动。
由于这个原因直线电机特别令人信服地适合于作为布料压紧装置的直接的执行元件，这与过去广泛推广的解决方案，也就是借助于弹簧预紧力产生压紧力的方案不同，后者，技术上流传下来的解决方案为了使布料压紧装置抬起需要一附加的执行元件，例如电磁铁。与此不同在本发明中直线电机不仅用来产生布料压紧力，而且也用来使布料压紧装置抬起和下降。
相反按本发明的原理驱动杆通过至少一个弹性的、质量小的连接元件与布料压紧装置连接。用这种方法直线电机的驱动杆与布料压紧装置分开，因此保持小的待带动质量。
有关这个问题众所周知，在布料压紧装置中应该保持小的运动质量。例如DE-A-32 17 826公布了一种空心布料压紧杆，其中可移动地支承一相应地做成的布料压脚的柄。一装在布料压紧杆上的弹簧压在该柄上，弹簧本身支承在一可调整的杆上。布料压脚的柄借助于一固定板支承在空心布料压紧杆的一个略大一些的槽内，由此使布料压脚可以相对于空心布料压紧杆作有限的垂直移动运动。另一个更强的弹簧通过固定在空心布料压紧杆上导向件在布料压紧杆上施加一可调整的压紧力，其中其弹簧行程通过一固定在布料压紧杆上的卡圈限定，卡圈支承在一固定的导向套上。
这种为了减小运动质量的结构在布料压紧装置上设置两个弹簧，由于限制弹簧行程的措施不适用于按本发明的只带一个弹簧地、自由运动的连接元件的布料压紧装置。因此这种结构不能给专业人员启发，以开发按本发明的操作装置。
按照可以相互独立地或相互结合地实施的优选结构形式设想-连接元件是一螺旋弹簧；和/或-驱动杆安装在布料压紧装置上方；和/或-连接元件是一板簧；和/或-驱动杆相对于布料压紧装置侧向错开设置；和/或-布料压紧装置具有一布料压紧杆和一布料压脚；和/或-直线电机做成这样，使得布料压紧装置在几乎没有电流时保持在上面的位置；和/或-布料压紧装置可以程序控制或键盘控制地无作用力地开关；和/或-直线电机基本上不含铁；和/或-直线电机至少具有两块永久磁铁；和/或-永久磁铁是矩形或环形的；和/或-永久磁铁的材料以铁、钕和硼为基；和/或-直线电机内部的磁通通过一壳体、一中间件和一带线圈的空气隙进行；和/或-环形永久磁铁相互隔开一定距离设置，一个环形永久磁铁的磁化(极性)与另一个环形永久磁铁的磁化方向相反；和/或-环形永久磁铁在直线电机壳体内的位置通过垫圈规定；和/或-线圈至少分成两个反方向绕制的分线圈；和/或-驱动杆通过至少两个轴承套在中间件内移动；和/或-中间件有一开口，一做成滑块的铁质零件或一销轴在此开口内移动；和/或-铁质零件或销轴与驱动杆连接；和/或-开口设置在中间件中央；和/或-开口和/或铁质零件做成矩形的；和/或-在铁质零件的一端上设有一突起的、由铁磁材料组成的产生磁性吸力的部分；和/或-突起部分由钢组成；和/或-用来将驱动力传递到驱动杆上的铁质零件通过线圈支架与线圈连接；和/或-开口做成长形孔，销轴做成圆形；和/或-销轴由钢制成；和/或-驱动杆通过至少一个弹簧件预紧；和/或-设有至少两个弹性元件；和/或-弹性元件设置在中间件两侧；和/或-直线电机在无电流状态借助于至少一个弹性元件用力将布料压紧装置压在缝纫装置或缝纫机的针板上，这个力大致为布料压紧装置最大力的三分之一；和/或-直线电机内电流的方向和/或强弱可通过至少一个微处理器控制；和/或-布料压紧装置的运动通过直线电机按时间控制地进行；和/或-即将到达抬起位置或即将到达下降位置之前在直线电机内分别改变电流方向；和/或-直线电机的力可以借助于缝纫装置或缝纫机主轴的角度位置控制；和/或-直线电机在布料送进器的送进阶段获得一个力，它和通过连接元件作用在驱动杆上的力方向相反；和/或-直线电机的力和通过连接元件作用在驱动杆上的力大小大致相同；和/或-在布料送进器送进阶段以外直线电机内的电流下降；和/或-在缝纫装置或缝纫机高转速时连接元件具有加大的预紧力；和/或-在缝纫装置或缝纫机高转速时直线电机中的电流具有一直流成分；和/或-电流的直流成分可随时间和/或根据缝纫装置或缝纫机的转速而变化；和/或-电流与缝纫装置或缝纫机的转速的函数关系在第一次求出后可贮存在缝纫装置或缝纫机中；和/或-在缝纫装置或缝纫机高转速时电流的接通点可以提前一个角度值；和/或-电流的接通点可根据缝纫装置或缝纫机的转速提前；和/或-布料压紧装置在第一次针迹形成时无作用力地切换。
具体来说，对于可以相互独立或相互结合地设置的优选实施形式说明如下按本发明原理的连接元件最好是一个螺旋弹簧。由此一方面虽然直线电机的驱动杆与布料压紧装置脱开，但是另一方面又保证直线电机驱动杆和布料压紧装置之间希望的直接连接。
按照本发明一种优选的结构驱动杆设置在布料压紧装置的上方。在这样一种结构时从直线电机的驱动杆到布料压紧装置上的力的传递以结构特别简单但是精确的方式进行。
作为上述带螺旋弹簧的结构的另一种可供选择的方案连接元件也可以做成板簧形式。如果例如出于设计方面的原因驱动杆适宜于相对于布料压紧装置侧向错开设置，那么这种实施形式特别合适。
适合于程序控制或键盘控制地无作用力切换的布料压紧装置以优选的方式具有一布料压紧杆和一布料压脚。
按照本发明一种优良的结构形式直线电机做成这样，在电流几乎消失时布料压紧装置保持在一上面的位置上。
按照本发明一种优选的改进结构直线电机基本上不含铁。这具有并不是无关紧要的优点，在直线电机的运动部分上不作用附加的磁力，而在带铁质零件的直线电机中则不希望地受附加的磁力的作用。
实际上直线电机至少具有两个尤其是环形的永久磁铁，用它产生磁场。
这里永久磁铁的材料可以以铁、钕和硼为基，因为用这种磁铁材料在价格合适的条件下可以达到很高的能量密度。用这种非常高的能量密度可以毫无困难地直接产生对于布料压紧装置所需要的力。
此外直线电机适宜于具有一壳体，一中间件和一带线圈的空气隙。因此直线电机内的磁路实际上可以通过壳体、中间件和带线圈的空气隙封闭。
按照本发明一种特别优选的结构形式环形永久磁铁相互隔开一定距离设置，其中一个环形永久磁铁的磁化(极性)最好和另一个环形永久磁铁的磁化方向相反，和/或其中环形永久磁铁在直线电机壳体内的位置最好通过垫圈确定。
其中线圈适宜于分成至少两个反方向绕制的分线圈，其中通过这种绕制方法线圈总的电感显著地小于一个分线圈的电感，使得保证直线电机有小的电气时间常数，由此使电机力可以角度同步地控制、并且直线电机可以非常灵敏地控制。
因此这里在最好分成两腔的线圈中产生一个力，一旦线圈中有电流流过的话。只要线圈位于磁场的均匀部分内，这个力便正比于电流强度而与线圈的地点无关；自然力的方向与电流的方向有关，这里值得推荐，直线电机中的电流的方向和/或强度可通过至少一个微处理器控制。
与此无关或与此相关地布料压紧装置的运动可以通过直线电机按时间控制地进行。
按照本发明一种优选的改进结构驱动杆通过至少两个轴承套在中间件内移动。
中间件可以具有一尤其是设置在中央的孔，一做成滑块的铁质零件在此孔内移动，此铁质零件适宜于和驱动杆相连接。这里孔和/或铁质零件可选择为做成矩形。铁质零件的意义和目的一方面是防止驱动杆转动；另一方面应该通过铁质零件将线圈的驱动力传递到驱动杆上。
按照本发明一种优良的实施形式在铁质零件的一端上设有一突起的、产生磁性吸引力的、由铁磁材料、最好由钢组成的部分。上面已经明确说明，用来将驱动力传递到驱动杆上去的铁质零件可以通过一线圈支架与线圈连接。
在一种不同于做成滑块的铁质零件的另一种可供选择的按本发明的改进结构中中间件可以具有一最好设置在中央的孔，一适宜于由钢制成的销轴在该孔中移动，此销轴适宜于与驱动杆连接。这里可选择为做成长形孔，销轴可选择为做成圆形。这种销轴的意义和目的是，一方面防止驱动杆旋转，另一方面应该通过此销轴将线圈的驱动力传递到驱动杆上。
上述性能和特征令人信服地适合于布料压紧驱动装置，因为由此布料压紧力可以根据缝纫机转速调整。但是对于布料压紧装置所需要的压紧力比较大，因此直接驱动装置，就像在本发明中所用的那样，决定了直线电机的尺寸较大。但是为了保证直线电机紧凑的结构，按照本发明一种特别的改进结构驱动杆通过至少一个弹性元件预紧。
如果按照本发明一种适宜的结构形式设有至少两个弹性元件，那么这些弹性元件优选设置在中间件的两侧，以可靠地防止产生额外的力矩。
这里直线电机在无电流状态时应该借助于至少一个弹性元件将布料压紧装置以一个力压在缝纫机针板以及布料送进器上，此布料送进器在送进阶段以其齿伸出针板的上侧，这个力最好为布料压紧装置最大力的三分之一。在慢的缝纫速度时用至少一个弹性元件的这个压紧力缝纫，其中在需要的情况下，通过输入一反方向的相应电流流过直线电机的方法，这个压紧力还可以减小。
下面对按本发明的操作装置的优选的工作方式和希望的功能作一说明，它们通过上述优良的实施形式证明是有益的反方向流过直线电机的电流的大小可以优选地这样选择，它使平衡至少一个弹性元件的力并使布料压紧力随之消失。如果线缝成一角度分布，那么布料压紧装置这种形式的无作用力切换对于缝纫技术特别有意义。
在线缝的拐角点缝纫机停在缝纫针位于下部的位置上。然后布料压紧装置适宜于无作用力切换，从而使缝纫物可以舒服地转到希望的方向。前面已经指出，这里布料压紧装置的这种无作用力切换既可以程序控制地也可以键盘控制地进行。
为了在带有椭圆驱动的布料送进器的缝纫机中即使在缝纫机转速较高时也能保证无可挑剔的缝纫物送进，可以提高由布料压紧装置施加的压紧力。随着缝纫速度的变大送进时间相应地越来越短。因为送进路径是一个常数，在更高的缝纫机转速时有效的加速度非正比提高。
这里在上述送进装置中形成水平和垂直加速度。由于存在垂直加速度存在这样的危险，使布料压紧装置从缝纫物上抬起，因此使送进受到影响。出于这个原因在常用的现有技术中已知的缝纫机中布料压紧力通过一强的弹簧产生，使得存在一带有小的摩擦力的弹簧-质量系统，其中这一能振动的系统的质量由弹簧的当量质量和布料压紧装置的实际质量确定。
这里曾经试图提高这一弹簧-质量系统的固有频率，从而造成采用一很强的弹簧，但是这在低的缝纫速度时带有明显的缺点。
幸好在按本发明采用直线电机作为产生力的元件时可以取消这个弹簧。但是在将直线电机直接连接到布料压紧装置上时会产生别的问题，因为在这种情况下送进装置的垂直运动使布料压紧装置连同直线电机的运动部分向上加速。
为了抑制这个运动并在送进阶段的一小部分内产生作用在缝纫物上的力，直线电机必须产生比在通常的、现有技术中已知的系统中的弹簧大得多的力。由于这个原因驱动杆通过至少一个弹性连接元件与布料压紧装置连接。所以通过使直线电机的驱动杆通过弹性连接元件与布料压紧装置脱开的方法，待带动的质量可以保持比较小。这时直线电机的驱动杆通过连接元件将布料压脚压紧在针板上。
在送进阶段开始时布料压紧装置向上运动。这个运动使连接元件压缩，因此力相应于连接元件的硬度减弱。直线电机的驱动杆由于这个力量差受到加速；但是因为直线电机运动部分的质量与布料压紧杆相比比较大，因为可以从这样的看法出发，直线电机的驱动杆在缝纫机转速较高时不离开其起始位置。
因为直线电机的运动部分和普通电磁铁的衔铁不同尤其是质量较小，为了使布料压紧装置在短时间内到达起始位置，较小的直线电机力就足够了。连接元件设计得越弱，直线电机的驱动杆和布料压紧装置的脱开便越好。但是这在施加布料压紧力时造成较长的驱动杆行程，因此连接元件的硬度根据情况的不同与当时的应用场合相匹配。
当布料压紧装置抬起时，直线电机必须克服可选择地设置的、至少一个对驱动杆加以预紧的弹性元件的预紧力。在布料压紧装置向上运动时这个弹性元件被张紧，因此随着布料压紧装置的行程预紧力越来越大。
如果布料压紧装置到达其上部位置并且应该在这个上部位置保持一段时间，直线电机必须发出至少相当于弹簧力的力。为此首先以最大电流抬起布料压紧装置，然后使电流下降到将布料压紧装置保持在其上部位置。
在前述代替销轴设置一做成滑块的铁质零件的实施形式中，通过在顶端设置一前面已经提到的、由铁磁材料组成的产生磁性吸力的突起部分的形式的自锁机构的方法，这个产生保持力的电流可以显著减小。
如果布料压紧装置下降，这个突起部分不起作用。但是如果布料压紧装置接近其上部终点位置，突起部分便进入永久磁铁的作用区内。部分磁力线便分布在突起部分上方，因此形成一个向永久磁铁方向的吸力；因此这个吸力的方向与弹性元件的预紧力方向相反。吸力的大小取决于机械结构。
如果产生磁性吸力的突起部分在布料压紧装置的最上端位置时位于均匀磁场的边缘，那么便出现最大吸力。这里这个单元的尺寸应该这样选择，使得磁性吸力和弹性元件的预紧力几乎抵消。
现在如果布料压紧装置应该普遍下降，那么直线电机应该用这样的方式以最大电流供电，使直线电机的驱动杆得到一向下的力。
在经过一小段路程以后磁性吸力消失，驱动杆在直线电机的力和由至少一个弹性元件产生的预紧力的作用下剧烈地向下加速，这会导致布料压脚不希望地强烈撞击针板。
为了防止这种撞击并实现与此相关的噪声降低，适宜于在即将到达抬起位置或即将到达下降位置之前分别使直线电机中的电流反向，也就是说直线电机的电流可按时间控制地在即将到达下部位置的一定时刻切换到相反的方向，从而使布料压紧装置得到制动。这里电流反向的时刻和制动阶段的持续时间和机械状况相匹配。
在布料压紧装置抬起时可以用类似的形式采用基本上相同的程序，以便使得可以柔和地到达抬起位置。
为了避免在缝纫机的低转速区的振动、同时为了在缝纫机的中等转速区实现恒定的实际针脚长度，按本操作装置一种特别有创造性的改进结构直线电机的力可以借助于缝纫机主轴的角度位置控制。
这里直线电机的力可以随缝纫机主轴的角度大致以这样的方式控制，使直线电机在布料送进器以其齿伸出针板上表面进行布料送进的阶段内发出一个力，它与通过连接元件作用在驱动杆上的力方向相反。
当布料送进器将布料压脚向上压一定的路程以后，路程的改变通过具有弹簧常数的连接元件在驱动杆上产生一个作用力。如果直线电机的力和通过连接元件作用在驱动杆上的力最好其大小大致相等，那么驱动杆便留在其原始位置上。
在布料送进器的送进阶段以外直线电机内的电流最好减小，由此同时使线圈或分线圈的发热小一些。
为了防止在缝纫机高转速时实际针脚长度的改变，按照本操作装置一种本发明主要的改进结构在缝纫机高转速时连接元件具有加大的预紧力。这例如可以通过这样的方法实现，使直线电机的电流在缝纫机高转速时具有一直流成分，由此造成直线电机一稳定的分力。
在一种优良的结构中电流的直流分量可以根据时间和/或缝纫机的转速改变。从而使分力有利地随转速提高，其中电流变化与转速的关系由缝纫机的结构确定；出于这个原因电流与缝纫机转速的函数关系在第一次求出后可贮存在缝纫机内。
为了排除在缝纫机高转速时直线电机电时间常数的影响，在缝纫机高转速时电流的切换时刻最好提前一个角度量，并且角度量最好根据缝纫机转速来确定。由此确保，使直线电机在布料压紧装置，特别是布料压脚运动开始时达到要求的反方向作用力。
上面所说的直线电机的力作为缝纫机主轴角度位置的函数或可以随时间变化的可能性可以用来使用直线电机带动的布料压紧装置满足所谓的短时短路功能。在缝纫开始时缝纫针线的自由端必须露在外面。只有在形成扭结时线头才拉入缝纫物内，并由此在以后从上面不再能看到它。
为了达到这一点，线头在切断后以迄今为止常用的方法通过一刮板装置向缝纫女工方向放在布料压紧装置上。否则如果线头被布料压紧装置夹住，那么对于形成扭结所必需的线量从贮线筒中抽出，夹紧的线头就留在外面可以看得到。
现在按本发明借助于直线电机可以避免这个错误，而不需要昂贵的到板装置。为此按本操作装置的一种本发明主要的改进结构布料压紧装置，特别是布料压脚在第一次形成针迹时无作用力地切换，例如通过至少一个弹性元件的力与直线电机的力相互平衡的方法。现在如果缝纫开始时缝纫针线头位于布料压紧装置之下，线头不会再被布料压紧装置压住，因此在第一次形成针迹时照样向下拉，就好像放在布料压紧装置上一样。然后在第一次形成针迹以后直线电机最好切换到正常的缝纫区域内。
下面借助于

图1至8对本发明的其他结构、特征和优点加以说明，通过这些图以示例的形式表示按本发明的操作装置的不同实施例。
附图中图1按本发明的操作装置的第一实施例；图2按本发明的操作装置的第二实施例；图3按本发明的操作装置中的直线电机的第一种实施例的纵剖视；图4图3中直线电机的按图3中Ⅸ-Ⅸ线的顶视图；图5按本发明的操作装置中的直线电机的第二种实施例的纵剖视；图6在图5中的直线电机中布线的剖视图；图7实际针脚长度L值与缝纫机转速关系的曲线；和图8电机电流I与缝纫机主轴转角φ的关系曲线。
在图1至8中相同的附图标记涉及相同或相似的元件或特征。
图1表示按本发明的操作装置的第一种实施例。
用于缝纫机(下面“缝纫机”这个概念也包括缝纫装置，其中本发明既涉及到缝纫装置也涉及到缝纫机)的操作装置具有一在形成针迹和缝纫物送进期间用来压紧缝纫物的布料压紧装置3。这里直线电机1在无电流状态以一个力将布料压紧装置3压在缝纫机针板4上以及布料送进器5上，布料送进器在送进阶段以其齿突出于针板4上表面。为此布料压紧装置3具有一布料压紧杆31和布料压脚32，其中布料送进器5在图1中所示的抬起位置靠在布料压脚32的底面上(参见图2)。
其次操作装置具有一直线电机1作为布料压紧装置3的执行元件，为了控制布料压紧装置施加在缝纫机上的布料压紧力，直线电机的驱动杆通过一弹性的、质量小的连接元件2与布料压紧装置3连接。用这种方法使直线电机1的驱动杆10与布料压紧装置3断开，因此保持小的运动质量。
在图1中所示的操作装置的第一种实施例中这种连接元件2是一螺旋弹簧。由此一方面虽然使直线电机1的驱动杆10与布料压紧装置3断开，但是另一方面保证直线电机1的驱动杆10和布料压紧装置3之间的希望的直接连接。
图1中驱动杆10设置在布料压紧装置3上方。在这种结构时可以用机构特别简单但是精确的方法将力从直线电机1的驱动杆10传递到布料压紧装置3上。
图2中表示按本发明的操作装置的第二种实施例。
这种第二实施例与图1中所示的第一实施例的区别主要是，连接元件2做成板簧的形式。如果驱动杆10，例如由于结构方面的原因，相对于布料压紧装置3侧向错开设置，如图2中所示，那么这种结构形式特别合适。
图3表示可以附设于图1的操作装置或图2的操作装置的直线电机1的第一种实施例；图4中表示图3中的直线电机1按在图3中线Ⅸ-Ⅸ的顶视图。
直线电机1基本上不含铁的事实具有并非无关紧要的优点，在直线电机1的运动部分上不作用附加的磁性力。
直线电机1具有两个矩形的永久磁铁11a,11b，用它们产生磁场。这里永久磁铁11a,11b的材料以铁、钕和硼为基，因为用这种磁铁材料在价格合适的条件下可以达到很高的能量密度。用这种高的能量密度可以毫无困难地直接产生对于布料压紧装置所需要的力。
此外直线电机1还具有一壳体12，一中间件13和一带线圈14的空气隙。因此在直线电机1之内磁路可以通过壳体12、中间件13和带线圈14的气隙封闭。
这里一旦线圈14有电流流过，线圈14内便产生一个力。只要线圈14位于磁场的均匀部分内，这个力便正比于电流强度而与线圈14的地点无关；当然力的方向取决于电流方向，其中直线电机1内电流的方向和强度可通过一(出于看得更清楚的原因图中未画出)微处理器控制。
由图3的其余图示可以看出，驱动杆10通过两个轴承套15a,15b在中间件13内移动。中间件13具有一设置在中央的孔13a，一做成滑块的铁质零件16在该孔内移动，该铁质零件与驱动杆10连接。这里孔13a和铁质零件16做成矩形。
这个铁质零件的目的和意义是，一方面防止驱动杆转动，另一方面应该通过铁质零件16将驱动力传递到驱动杆10上。为了将驱动力传递到驱动杆10上这个铁质零件16通过线圈支架17与线圈14连接。
图3和4中铁质零件16的左端上设有一产生磁性吸力的、由铁磁材料，这里是钢组成的突起部分(参见图3)16a。
图5以纵剖视表示直线电机1的第二种实施例，它可以配设于图1中的操作装置或图2中的操作装置；图6中表示图5中的直线电机中的布线剖视图。
为了避免多余的重复下面只说明借助于图5和6表示的直线电机1的第二种实施例与借助于图3和4表示的直线电机1的第一个实施例有区别的结构和特征。
图5中所示的直线电机1的第二种实施例具有两个环形的、径向磁化的、相互隔开一定距离的永久磁铁11a,11b，用它们产生磁场，它们在直线电机1壳体内的位置由垫圈18a,18b,18c确定。
这里两个永久磁铁磁化的方向不同如果例如在一个环形永久磁铁11a中内表面具有南磁极、外表面具有北磁极，那么在另一个环形永久磁铁11b中磁化方向则反过来。
由此达到，磁性接地只须进行主磁场的一半。
由于这种磁性布局线圈14分成两个反方向绕制的分线圈14a和14b，其中线圈14的总电感通过这种绕制方式显著小于一个分线圈14a,14b的电感，因此直线电机1可以非常灵敏地控制。
分线圈14a,14b绕制在一由非磁性材料组成的线圈架17上。此线圈架17借助于一销钉26与驱动杆10固定连接。为了保持直线电机1小的惯性质量，驱动杆10做成空心的。线圈14连同线圈架17是直线电机1的运动部分，其中电流输入运动的线圈14按照本发明相应于图6来解决，图6表示图5中的直线电机1中布线的剖视图。
一根用于线圈14的例如双股的导电连接线21穿过中间件13的缺口13b和空心驱动杆10向外引出。因为线圈架17借助于销钉26与驱动杆10固定连接，在线圈运动时在导电连接线21上没有拉力作用。连接导线21的末端连接一插头20，它同时也含有对应插头的拉卸荷。
图3和4中所示的直线电机1的第一种实施例和图5和6中所示的直线电机1的第二种实施例有一个共同点驱动杆10通过两个轴承套15a,15b在中间件13内移动。中间件13具有一设置在中央的孔13a，一钢制销轴26在此孔内移动，此销轴与驱动杆10连接。这里孔13a做成长形，销轴26做成圆形。
此销轴26的意义和目的是-就像关于按图3和4中所示的直线电机1的第一种实施例的铁质零件16一样一一方面防止驱动杆10旋转；另一方面可以将驱动力通过销轴26传递到驱动杆10上。
上述性能和特征令人信服地适合于布料压紧器的驱动装置，因为由此布料压紧力可根据缝纫机的转速n调整。但是布料压紧装置3所需要的压紧力比较大，因此直接驱动，就像在所示的实施形式中存在的那样，决定了直线电机1较大的尺寸。
但是为了保证直线电机1紧凑的结构，在借助于图3和4表示的直线电机1的第一种实施例中驱动杆10通过两个弹性元件19a,19b预紧，这两个弹性元件安装在中间件13的两侧，以可靠地防止产生附加的力矩；在借助于图5和6所示的直线电机1的第二种实施例中驱动杆10通过一个弹性元件19预紧。
这里直线电机1在无电流状态下借助于弹性元件19a,19b(参见图3和4)或借助于弹性元件19(参见图5)用一个力将布料压紧装置3压在缝纫机针板4(参见图1和2)上，这个力大致为布料压紧装置最大力的三分之一。在慢的缝纫速度时用弹性元件19a,19b(参见图3和4)或弹性元件19(参见图5)的压紧力缝纫，其中在需要的情况下通过将相应的反方向的电流输入直线电机的方法，这个压紧力还可以减小。
这里反方向流过直线电机1的电流的大小可以这样选择，使它与弹性元件19a,19b(参见图3和4)或弹性元件19(参见图5)的力相平衡，因此使布料压紧力消失。当线缝成角度分布时，布料压紧装置3这种无作用力的切换对于缝纫技术特别有意义。在线缝的终点缝纫机停在针位于下面的位置上。
然后布料压紧装置无作用力地切换，从而缝纫物可以舒服地转到所希望的方向。布料压紧装置这种无作用力的切换既可以程序控制地也可以键盘控制地进行。
缝纫机已知的送进机构在缝纫机主轴一已知的角度位置时用布料送进器5将布料压脚32向上推动一个路程ΔS(参见图1,2和8)，其中布料送进器5的齿抓住缝纫物。然后根据调整好的针脚长度沿送进方向作一个直线运动。接着布料送进器5重新下降。
如果借助于直线电机1以恒定的力压在布料压脚32上，那么在缝纫机低转速n时直线电机1的驱动杆10跟着布料压脚32一起运动。这意味着，如果布料压脚32向上移动路程ΔS，驱动杆10也向上移动同样的路程ΔS，因为送进阶段的持续时间足够长。这时在缝纫机的低转速区n0至n1范围内实际针脚长度L保持不变(参见图7，图中表示实际针脚长度L的大小随缝纫机转速n变化的曲线)。这里驱动杆10的上下运动引起振动和噪声。
如果缝纫机转速n提高，那么向上的加速度加大，送进阶段的时间缩短。这引起另一个问题，由连接元件2和驱动杆10的质量构成的弹簧一质量系统促使，在缝纫机(参见图7)中等转速n1至n2的范围内作用在布料压脚32上的压力变小，其中在某些情况下布料压脚32甚至在短时间内可能从缝纫物上抬起，由于在布料压脚32上压力的减小在缝纫机的中等转速范围n1至n2时实际针脚长度L也减小(参见图7)。
如果缝纫机转速进一步提高，直线电机1的驱动杆10由于其惯性从一定的转速起不再运动，实际针脚长度重新变长。这相应于缝纫机在n2至n3的转速范围内的曲线分布(参见图7)。
在缝纫机转速更高(n＞n3)时由连接元件2和布料压紧装置3的质量构成的弹性一质量系统出现实际针脚长度L重新变短(参见图7)的现象。
为了在缝纫机低转速n＜n1的范围内避免振动，并在缝纫机的中等转速n1至n3的范围内实现恒定的实际针脚长度L，按照本发明直线电机1的力随着缝纫机主轴的角度这样地控制，使直线电机1在布料送进器5的送进阶段发出一反向力，它等于弹簧力F=CΔS。当布料送进器5将布料压脚32向上挤一个路程ΔS(参见图1,2和8)时，路程变化通过具有弹簧常数C的连接元件2在驱动杆10上产生一作用力。如果直线电机产生与这个力大小相等方向相反的力，那么驱动杆10便留在其起始位置上。
分线圈14a,14b(参见图5)相反的绕制方向保证直线电机1的电时间常数很小，因此可以实现电机力的上述角同步的控制。在送进阶段之外电机电流减小(参见图8，图中表示电机电流I随缝纫机主轴转角φ的变化曲线)，由此分线圈14a,14b的发热(图5)同时也保持较小。
为了在缝纫机高转速n＞n3时防止实际针脚长度L的改变(参见图7)，必须提高连接元件2的预紧力。这借助于直线电机1一恒定的分力通过可随转速改变的直流分量IG达到(参见图8)。这个力随缝纫机转速n提高，其中电流增量ΔJ与转速n的依赖关于通过缝纫机结构确定；出于这个原因这个函数关系一次求出并贮存起来。
在直线电机1的电时间常数可以忽略不计的缝纫机中低转速n＜n3时，上述发出反向力的方法非常好地发挥作用，这也可以由图7的图示中看出。
L1表示不带控制校正时的实际针脚长度L的曲线，而L2表示在“凹陷”，也就是说在缝纫机中等转速n1至n3范围内实际针脚长度L的暂时下降通过发出上述的反向力排除，并通过直流分量IG(参见图8)使实际针脚长度L的曲线的下降“向右”，也就是向缝纫机更高的转速区n＞n3移动时的实际针脚长度L的曲线；在曲线L3时通过更大的直流分量使实际针脚长度L的曲线的下降与曲线L2相比进一步“向右”，也就是说向缝纫机更高的转速范围n＞n3移动。
在缝纫机高转速n＞n3时直线电机1的电时间常数使得在建立电流时的缺点显露出来。布料送进器5使布料压脚32向上运动的时间在缝纫机这种高转速n＞n3时短于在直线电机1内电流加大所需要的时间。
为了减小直线电机1电时间常数的影响，在缝纫机高转速n＞n3时电流接通角度φ根据转速提前一个Δφ角(参见图8)。由此确保，直线电机1在布料压脚32开始运动时就能达到要求的反向力。
上述直线电机1的力作为缝纫机主轴角度位置的函数或者可以随时间改变的可能性可以用来，使得即使用直线电机带动的布料压角32也能满足所谓的短时短路功能。在缝纫开始时缝纫针线的自由端必须露在外面。只有这样线头才能在形成针迹时拉入缝纫物，由此在以后从上面再也看不到线头。
为了达到这一点，线头在切断以后迄今为止通常通过一刮板装置向缝纫女工方向铺放在布料压脚上。否则如果线头被布料压脚32夹住，那么对于形成扭结所需要的线量就需要从贮线筒上抽出，因此使被夹住的线头露在外面，会被看见。
现在借助于直线电机1可以避免这个错误，而不必采用价格昂贵的刮板装置。为此通过使弹性元件19a,19b(参见图3和4)或弹性元件19(参见图5)的力与直线电机1的力相平衡的方法，在缝第一针时使布料压脚32无作用力地切换。现在如果在缝纫开始时缝纫针线头在布料压脚32之下，那么线头不再被布料压脚32压住，因此在第一次形成针迹时可以和在布料压脚32上面一样向下拉。然后在第一个针迹形成后便切换到正常的缝纫区内。
如果布料压紧装置3被抬起，直线电机1必须克服弹性元件19a,19b(参见图3和4)或弹性元件19(参见图5)的预紧力，通过这个预紧力使驱动杆10得到预紧。在布料压紧装置3向上运动时这些弹性元件19a,19b或这个弹性元件19被压缩，使得预紧力随着布料压紧装置的抬起而变大。当布料压紧装置3到达其上端位置时，并且应该在上端位置保持一定时间，直线电机1必须至少发出一个等价于弹簧力的力。
为此首先以最大电流使布料压紧装置3抬起，然后减小电流，使布料压紧装置3保持在其上端位置上。
这时在图3和4中所示的直线电机1的第一种实施例时，通过在上端设前面已经提到过的产生磁性吸力的由铁磁材料组成的突起部分16a的形式的自保机械的方法，显著地减小这一保持电流。在布料压紧装置3下降时，这个突起部分16a不起作用。但是当布料压紧装置3接近其上部终点位置时，突起部分16a进入永久磁铁11a,11b的作用区。这时一部分磁力线分布在突起部分16a之上，使得形成朝永久磁铁方向的吸引力；所以这个吸引力的方向和由弹性元件19a,19b(参见图3和4)产生的预紧力的方向相反。
吸引力的大小与机械结构有关。当产生磁性吸引力的突起部分16a在布料压紧装置3在最上端位置时位于均匀磁场边缘时，便出现最大吸引力。这里这个单元的尺寸应该这样地选择，使得磁性吸引力和由弹性元件19a,19b(参见图3和4)产生的预紧力大致相互抵消。
如果布料压紧装置3应该下降，直线电机1必须以最大电流这样地供电，使直线电机1的驱动杆10得到向下方向的力。由此使驱动杆10在直线电机1的力和由弹性元件19a,19b(参见图3和4)或由弹性元件19(参见图5)的预紧力的作用下剧烈地向下加速，其结果导致布料压脚不希望地强烈地撞在针板4上(参见图1和2)。
为了防止这种撞击，从而实现与之相关的噪声减小，在即将到达抬起位置或即将到达下降位置之前在直线电机1内分别进行电流反向，也就是说直线电机1的电流受时间控制地在即将到达下端位置前的一定时刻切换到相反的方向，从而从布料压紧装置3得到制动。这里电流方向反向的时间点和制动阶段持续的时间和机械状况相匹配。
在布料压紧装置3抬起时也以类似的形式采用基本上相同的程序，以便在抬起位置也能实现软着陆。
权利要求
1．用于缝纫装置或缝纫机的操作装置，具有-一用来在形成针迹和送进缝纫物时压紧缝纫物的布料压紧装置，-至少一个直线电机(1)作为布料压紧装置(3)的执行元件，直线电机的用来控制布料压紧装置(3)施加在缝纫物上的压紧力的驱动杆(10)与布料压紧装置(3)连接，其特征在于驱动杆(10)通过至少一个弹性的质量小的连接元件(2)与布料压紧装置(3)连接，布料压紧装置(3)可以通过直线电机(1)在一抬起位置和一下降位置之间运动。
2．按权利要求1的操作装置，其特征在于布料压紧装置(3)可程序控制或键盘控制地无作用力地切换。
3．按权利要求1或2的操作装置，其特征在于直线电机(1)至少具有两个矩形或环形永久磁铁(11a,11b)，直线电机(1)内的磁通通过一壳体(12)、一中间件(13)和一带线圈(14)的空气隙进行。
4．按权利要求3的操作装置，其特征在于环形永久磁铁(11a,11b)相互隔开一定距离设置，一个环形永久磁铁(11a)的磁化方向与另一个环形永久磁铁(11b)的磁化方向相反，并且线圈(14)分成至少两个反向绕制的分线圈(14a,14b)。
5．按权利要求1至4之至少一项的操作装置，其特征在于驱动杆(10)通过至少一个弹性元件(19)预紧。
6．按权利要求1至5之至少一项的操作装置，其特征在于直线电机(1)内电流的方向和/或强度可通过至少一个微处理器控制，使布料压紧装置(3)通过直线电机(1)按时间进行控制和/或直线电机(1)的力可借助于缝纫装置或缝纫机主轴的角度位置控制。
7．按权利要求1至6之至少一项的操作装置，其特征在于在即将到达抬起位置或即将到达下降位置之前分别进行直线电机(1)内的电流反向。
8．按权利要求1至7之至少一项的操作装置，其特征在于直线电机(1)在布料送进器(5)的送进阶段发出一个力，它与通过连接元件(2)作用在驱动杆(10)上的力方向相反。
9．按权利要求1至8之至少一项的操作装置，其特征在于连接装置(2)在缝纫装置或缝纫机高转速(n)时具有加大的预紧力。
10．按权利要求1至9之至少一项的操作装置，其特征在于直线电机(1)内的电流在缝纫装置或缝纫机高转速(n)时具有一直流分量(IG)。它可随时间和/或随缝纫装置或缝纫机的转速(n)变化。
11．按权利要求10的操作装置，其特征在于电流与缝纫装置或缝纫机的转速(n)的函数关系在第一次求出后可贮存在缝纫装置或缝纫机内。
12．按权利要求1至11之至少一项的操作装置，其特征在于在缝纫装置或缝纫机高转速(n)时电流的切换点提前一个角度值(Δφ)。
全文摘要
本发明涉及一种用于缝纫装置或缝纫机的操作装置。具有一用来在形成针迹和缝纫物送进期间压紧缝纫物的布料压紧装置,至少一个直线电机作为布料压紧装置的执行元件,其用来控制布料压紧装置施加在缝纫物上的布料压紧力的驱动杆与布料压紧装置连接,其中驱动杆通过至少一个弹性的质量小的连接元件与布料压紧装置连接,并且布料压紧装置可以通过直线电机在一抬起位置和一下降位置之间运动。
文档编号D05B29/02GK1320181SQ99811360
公开日2001年10月31日 申请日期1999年9月22日 优先权日1998年9月26日
发明者谢夫基·霍萨加西, 赫尔穆特·容, 迈克尔·基利恩 申请人:奎克罗坦电动机有限公司