專(zhuān)利名稱(chēng)：用于在縫紉機(jī)上控制針運(yùn)動(dòng)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1和9的特征所述的用于控制縫紉機(jī)針運(yùn)動(dòng)的方法和裝置以及如權(quán)利要求13和15的特征所述的用于執(zhí)行本方法的針壓腳和一個(gè)適配器。
通常使縫紉物在縫紉機(jī)中在執(zhí)行完一次接縫以后通過(guò)一個(gè)輸送裝置進(jìn)給到下一個(gè)縫紉位置。為此廣泛使用設(shè)置在針腳板處的輸送器，該輸送器執(zhí)行平坦-橢圓的運(yùn)動(dòng)并且同時(shí)在進(jìn)給狀態(tài)期間穿過(guò)針腳板中的縫隙突出來(lái)并由此移動(dòng)縫紉物。已知不同的方法用于在這種輸送過(guò)程中可以監(jiān)控縫紉物。因此例如可以設(shè)有傳感器，它們識(shí)別縫紉物的棱邊并且及時(shí)地中斷縫紉過(guò)程，目的是在縫紉物以外沒(méi)有接縫。
由DE 198 50 742已知一種具有一個(gè)照相機(jī)的裝置，它用于確定縫紉針在縫紉物上的兩個(gè)相鄰的刺入點(diǎn)的位置。一種類(lèi)似裝置確定實(shí)際值與存儲(chǔ)的用于這個(gè)刺入點(diǎn)位置的理論值的偏差并這樣影響材料進(jìn)給，使得下面的刺入點(diǎn)盡可能少地偏離那些所期望的理論位置。
在縫紉時(shí)通常手動(dòng)地、即不借助于材料輸送裝置地使縫紉物頂靠在縫紉物支承板上在不同的方向上移動(dòng)。通常由操作人員手動(dòng)或者通過(guò)一個(gè)壓腳啟動(dòng)器控制用于針跡形成的針桿運(yùn)動(dòng)。操作人員必須使縫紉速度自動(dòng)地適配于相應(yīng)的材料進(jìn)給速度，使得單個(gè)接縫相互間以均勻的間距實(shí)現(xiàn)。但是也已經(jīng)已知一種方法，按照該方法一個(gè)設(shè)置在縫紉物支承板下面的傳感器檢測(cè)在縫紉機(jī)或一個(gè)相對(duì)于縫紉機(jī)不運(yùn)動(dòng)的物體與直接頂靠在縫紉物支承板上或者夾緊在一個(gè)框架中的材料層之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并且控制縫紉針的運(yùn)動(dòng)，使得單個(gè)接縫之間的間距盡可能恒定。
通常縫紉物包括多個(gè)相互頂靠的材料層和/或安置在材料層上的鑲嵌物。在移動(dòng)一個(gè)這樣的由兩層或多層縫紉物組成的材料疊摞時(shí)單個(gè)層相對(duì)位置可能由于滑動(dòng)而相互變化?；瑒?dòng)的程度取決于單個(gè)縫紉物層的特性，即取決于材料和其厚度。單個(gè)層的數(shù)量也同樣起到影響作用。
在從下面檢測(cè)材料或縫紉物進(jìn)給時(shí)只檢測(cè)最下面的縫紉物層的運(yùn)動(dòng)。在縫紉或縫制過(guò)程結(jié)束之后，是外表面的最上面的層可能由于滑動(dòng)相對(duì)于由傳感器檢測(cè)的層移動(dòng)。因此在最上面的、可見(jiàn)的縫紉層中單個(gè)刺入位置可能偏離所期望的理論位置。在縫紉物支承板下面的針腳板處的受限制的定位特性妨礙用于檢測(cè)縫紉物運(yùn)動(dòng)的傳感器的最佳結(jié)構(gòu)。對(duì)于遠(yuǎn)離縫紉針的刺入位置的檢測(cè)位置可能產(chǎn)生不可靠的大誤差。如果要盡可能靠近縫紉針的刺入位置檢測(cè)縫紉物的運(yùn)動(dòng)，則在這個(gè)部位不可能同時(shí)存在一個(gè)輸送器。
此外用于檢測(cè)縫紉物運(yùn)動(dòng)的常見(jiàn)視覺(jué)檢測(cè)裝置的景深是特別微小的。因此為了完好地檢測(cè)縫紉物設(shè)有機(jī)構(gòu)，通過(guò)它們使縫紉物可以保持在檢測(cè)裝置的有限的景深范圍以內(nèi)。
本發(fā)明的目的是，對(duì)于縫紉機(jī)實(shí)現(xiàn)一種用于控制針運(yùn)動(dòng)的方法和裝置，其中檢測(cè)頂靠在縫紉物支承板上的縫紉物與縫紉機(jī)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且根據(jù)這個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)控制縫紉針的運(yùn)動(dòng)。
這個(gè)目的通過(guò)權(quán)利要求1和9前序部分所述的裝置和方法、通過(guò)一個(gè)如權(quán)利要求13前序部分所述的針腳和如權(quán)利要求15前序部分所述的適配器得以實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的裝置可以平行于縫紉物支承板檢測(cè)對(duì)于縫紉和縫制過(guò)程質(zhì)量重要的縫紉物表面以及其運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)。其結(jié)果是，使相鄰接縫的間距或者說(shuō)單個(gè)接縫與一個(gè)可選擇或可調(diào)節(jié)的理論間距或者與可選擇或可調(diào)節(jié)理論位置的偏差最小。檢測(cè)縫紉物或者說(shuō)一個(gè)任意的相對(duì)于縫紉物不運(yùn)動(dòng)的物體與縫紉機(jī)或一個(gè)任意的相對(duì)于縫紉機(jī)不運(yùn)動(dòng)的物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)包括通過(guò)可運(yùn)動(dòng)縫紉物和/或通過(guò)可運(yùn)動(dòng)的縫紉機(jī)的所有可能實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)方案。所述縫紉物可以繃緊在一個(gè)框架里面或者自由活動(dòng)。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)方案中設(shè)有一個(gè)光學(xué)的檢測(cè)裝置，在該檢測(cè)裝置中檢測(cè)在縫紉針處的縫紉物表面的圖像段并且通過(guò)一個(gè)鏡組在一個(gè)圖像傳感器上成像。該檢測(cè)部位或者說(shuō)所檢測(cè)的圖像段足夠地大，使得可以以高的相對(duì)速度或加速度多次在檢測(cè)部位內(nèi)部檢測(cè)縫紉物本身的單個(gè)結(jié)構(gòu)特征。該檢測(cè)裝置的光學(xué)結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)大的景深，由此能夠與縫紉物的厚度并與縫紉物層的數(shù)量無(wú)關(guān)地可靠檢測(cè)縫紉物的位置或運(yùn)動(dòng)。
在本發(fā)明的一種特別有利的結(jié)構(gòu)方案中將檢測(cè)裝置的至少一部分集成在一個(gè)針壓腳里面。通過(guò)這種方式可以靠近刺入位置地檢測(cè)縫紉物，由此可以使由于縫紉物的不同運(yùn)動(dòng)在刺入位置和檢測(cè)位置中產(chǎn)生的誤差最小。在縫紉時(shí)針壓腳分別在兩個(gè)接縫之間執(zhí)行跳躍運(yùn)動(dòng)。盡管檢測(cè)鏡組同樣執(zhí)行這個(gè)跳躍運(yùn)動(dòng)，但是保證可靠地識(shí)別縫紉物，因?yàn)殓R組的景深至少與跳躍運(yùn)動(dòng)的升程一樣大。此外在檢測(cè)部位設(shè)有縫紉物表面的照明機(jī)構(gòu)，其中光束以一個(gè)相對(duì)于縫紉物表面的優(yōu)選角度入射到這個(gè)縫紉物表面上。在此一方面保證使縫紉物表面對(duì)比度大地在圖像傳感器上成像并且另一方面保證在針壓腳上升和下降運(yùn)動(dòng)時(shí)使檢測(cè)部位足夠地照明。在本發(fā)明的一種特別有利的結(jié)構(gòu)方案中使光源的光線通過(guò)一個(gè)棱鏡導(dǎo)引到縫紉物表面上并從那里通過(guò)相同的棱鏡傳導(dǎo)到圖像傳感器。由于棱鏡的特殊結(jié)構(gòu)可以使光源和圖像傳感器相互間非?？拷卦O(shè)置。此外該檢測(cè)裝置在緊靠縫紉物表面和針壓腳底板附近的空間需求非常微少，由此針壓腳在縫紉或縫制時(shí)幾乎或完全沒(méi)有作為障礙地被覺(jué)察到。
下面借助于附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖中

圖1示出一個(gè)縫紉機(jī)的原理圖，它具有按照本發(fā)明的檢測(cè)裝置，圖2示出一個(gè)局部剖切的針壓腳，它具有集成的檢測(cè)裝置，圖3a示出圖2中完整針壓腳的透視圖，圖3b示出一個(gè)材料頂壓桿的下端，它具有一個(gè)用于連接圖3a中的針壓腳的適配器，圖4以側(cè)視圖示出圖2中的針壓腳截面圖，圖5a示出一個(gè)針壓腳在跳躍運(yùn)動(dòng)的最下端下降位置的側(cè)視圖，其中沒(méi)有縫紉物頂靠在針腳板上，圖5b示出圖5a中的針壓腳在最大的下降位置，具有一個(gè)頂靠在針腳板上的厚的縫紉物疊摞，圖6一個(gè)局部剖切的側(cè)視圖示出針壓腳的另一結(jié)構(gòu)方案，圖7示出材料頂壓桿與針壓腳之間的接觸位置的截面圖。
圖1示出一個(gè)縫紉機(jī)1的原理圖，它具有一個(gè)用于根據(jù)在一個(gè)縫紉物支承板上或在底臂5上可移動(dòng)地靠置的縫紉物的運(yùn)動(dòng)控制或調(diào)節(jié)針運(yùn)動(dòng)的裝置或者用于檢測(cè)在縫紉物3與縫紉機(jī)1之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該縫紉機(jī)1最好包括一個(gè)輸送裝置7，例如一個(gè)常見(jiàn)的具有橫梁式撥桿(未示出的)輸送器7a，這些撥桿為了使材料或縫紉物3進(jìn)給執(zhí)行一種長(zhǎng)橢圓的圓運(yùn)動(dòng)并且同時(shí)周期地穿過(guò)一個(gè)針腳板9中的縫隙。這樣調(diào)節(jié)或調(diào)整輸送裝置7或者可以使其無(wú)效，使得在通過(guò)手動(dòng)進(jìn)給縫紉或縫制時(shí)不產(chǎn)生自動(dòng)的材料進(jìn)給。也可以選擇使縫紉機(jī)1不包括用于自動(dòng)材料進(jìn)給的輸送裝置7。
所述縫紉機(jī)1還包括一個(gè)基座11，它支承一個(gè)上臂13，該上臂具有一個(gè)縫紉機(jī)頭或一個(gè)機(jī)頭部件15。該機(jī)頭部件15設(shè)置在針腳板9的上部。在機(jī)頭部件15的底面上一個(gè)用于固定一個(gè)縫紉針19的針桿17和一個(gè)用于固定一個(gè)針壓腳23的材料頂壓桿21從機(jī)頭部件15中伸出來(lái)。為了控制縫紉機(jī)1設(shè)有一個(gè)縫紉機(jī)控制器25。一個(gè)與縫紉機(jī)控制器25作用連接的檢測(cè)裝置27這樣構(gòu)成并設(shè)置在縫紉機(jī)1上，使得它可以檢測(cè)頂靠在縫紉物支承板上的縫紉物3相對(duì)于縫紉機(jī)1的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及面對(duì)縫紉針19的縫紉物表面相對(duì)于縫紉機(jī)1的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然在這里所述的縫紉機(jī)1也包括例如一個(gè)縫紉臺(tái)或一個(gè)用于縫紉機(jī)1的固定裝置，它們相對(duì)于縫紉機(jī)1是不運(yùn)動(dòng)的。在圖1中通過(guò)一個(gè)虛線L0簡(jiǎn)示出檢測(cè)裝置27與縫紉機(jī)控制器25之間的作用連接。該作用連接用于在檢測(cè)裝置27與控制器25、以及檢測(cè)裝置27的電源(如果需要的話)之間的單側(cè)或者雙側(cè)通訊或信號(hào)傳遞。該作用連接例如可以包括電導(dǎo)體和/或光傳感器和接收器和/或一個(gè)例如以藍(lán)牙技術(shù)為基礎(chǔ)的無(wú)線連接。此外所述光學(xué)元件可以是透鏡、反射鏡、光導(dǎo)體和在檢測(cè)裝置27與縫紉機(jī)控制器25之間作用連接的類(lèi)似組成部分。所述檢測(cè)裝置27這樣設(shè)置在針腳板9上部，使得它可以檢測(cè)縫紉物表面或者其在縫紉針19刺入縫紉物3中的刺入位置處的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為此該檢測(cè)裝置27最好包括一個(gè)照相機(jī)或一個(gè)圖像傳感器29(圖2)。這個(gè)圖像傳感器29以快速掃描(例如以約1500Hz的重復(fù)頻率)檢測(cè)位于傳感器檢測(cè)部位的縫紉物表面局部的兩維圖像。通過(guò)一個(gè)圖像傳感器29可以達(dá)到一個(gè)良好的效果，如同例如對(duì)于光學(xué)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)中所使用的那樣。在頂靠在縫紉物支承板上的縫紉物3移動(dòng)時(shí)一個(gè)集成在圖像傳感器29中或者后接在這個(gè)圖象傳感器上的圖像處理電路、例如借助于所檢測(cè)的圖像段的結(jié)構(gòu)特征的位置變化檢測(cè)關(guān)于縫紉物3的位置變化以及移動(dòng)的方向和/或數(shù)值和/或速度和/或加速度的信息或等效值或近似值。
所述圖像傳感器29的檢測(cè)區(qū)可以根據(jù)檢測(cè)裝置27的結(jié)構(gòu)和布置包括縫紉針19在縫紉物3中的刺入位置或者靠近或與刺入位置間隔地構(gòu)成，例如在針壓腳23的底板處。該檢測(cè)區(qū)例如可以是橢圓形的或圓形的并且例如包括一個(gè)約50mm2或約100mm2的面積。該檢測(cè)區(qū)最好靠近縫紉針19的刺入位置。一個(gè)圓形檢測(cè)區(qū)的中心可以位于例如離開(kāi)縫紉針19的刺入位置約5mm或10mm或15mm。由此使所檢測(cè)的運(yùn)動(dòng)信息與縫紉物3的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際值偏差對(duì)于縫紉針19的刺入位置最小。尤其是使圍繞一個(gè)穿過(guò)縫紉針19延伸的旋轉(zhuǎn)軸線(未示出的)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的影響最小。此外針壓腳23防止縫紉物3在刺入位置處可能明顯從縫紉物支承板上抬起。這樣構(gòu)成檢測(cè)裝置27，使得縫紉物3的檢測(cè)盡可能與縫紉物3的厚度無(wú)關(guān)。尤其是可以對(duì)于圖像傳感器29附設(shè)一個(gè)具有光學(xué)元件、如透鏡和光闌的成像鏡組，它們對(duì)于要被成像的縫紉物3起到一個(gè)相當(dāng)大的景深作用，該景深例如為3mm或5mm或者為針腳板9與機(jī)頭部件15的底面之間的間距的三分之二。所述檢測(cè)裝置27可以完全或局部地設(shè)置a)在機(jī)頭部件15的底部或者b)在機(jī)頭部件15與針腳板9之間或者c)集成或固定在一個(gè)最好可更換的針壓腳23上。
為了更好地理解本發(fā)明，下面詳細(xì)描述用于控制和影響針運(yùn)動(dòng)的第一裝置，其中將檢測(cè)裝置27完全或局部地集成到針壓腳23里面或者固定在這個(gè)針壓腳上。圖2示出一個(gè)這樣的針壓腳23的第一實(shí)施例，其中局部地剖切這個(gè)針壓腳。該針壓腳23包括一個(gè)頸部31，它具有一個(gè)設(shè)置在上部的圓形開(kāi)孔33用于使針壓腳23固定在一個(gè)材料頂壓桿21的下端上(圖3b)。在該頸部31的頂面上例如以在一個(gè)接觸模塊內(nèi)部的接觸彈簧的形式構(gòu)成接觸元件37。當(dāng)針壓腳23裝配在材料頂壓桿21上時(shí)，這些接觸元件與一個(gè)在底部處固定在材料頂壓桿21上的接觸印刷板41的互補(bǔ)的接觸面39連接。這個(gè)電連接是縫紉機(jī)控制器25與檢測(cè)裝置27之間的作用連接的組成部分。在頸部31的底面上一個(gè)中間體43彈性地或者也可以剛性地與頸部31連接。如圖2和3a所示，在頸部31與中間體43之間可以設(shè)有一個(gè)或多個(gè)螺旋彈簧45，它使中間體43頂壓一個(gè)或多個(gè)在頸部31上構(gòu)成的或者在一個(gè)與這個(gè)頸部連接的部件、例如一個(gè)導(dǎo)向桿46上構(gòu)成的止擋48。當(dāng)針壓腳23頂靠在縫紉物3上而產(chǎn)生一個(gè)反作用力時(shí)，使中間體43反作用于螺旋彈簧45的作用力移動(dòng)。在此該中間體通過(guò)導(dǎo)向桿46或其它導(dǎo)向元件導(dǎo)引。在中間體43的下端上一個(gè)簡(jiǎn)稱(chēng)為底板47的縫紉底板或縫制底板是可以更換的或者也可以與中間體43固定連接。所述檢測(cè)裝置27在圖2中所示的實(shí)施例中包括CCD或CMOS圖像傳感器29、一個(gè)設(shè)置在該圖象傳感器前面的傳感器鏡組或者一個(gè)光學(xué)成像系統(tǒng)，它具有一個(gè)光闌49、一個(gè)透鏡51和一個(gè)局部反射的棱鏡53。此外該檢測(cè)裝置27包括一個(gè)光源55，例如一個(gè)LED，用于照明在圖像傳感器29檢測(cè)區(qū)中的縫紉物3。LED、圖像傳感器29和一個(gè)后接在圖像傳感器29上的或者集成在這個(gè)圖像傳感器中的計(jì)算電子器件57設(shè)置在一個(gè)公共的檢測(cè)印刷板59上，它電的例如通過(guò)一個(gè)柔性印刷板61或一個(gè)連接電纜與接觸模塊電連接。在圖4中以側(cè)視圖示出圖2中剖開(kāi)的針壓腳23。該傳感器鏡組在圖像傳感器29上成像一個(gè)足夠大的縫紉物表面截段，由此可以自動(dòng)地檢測(cè)縫紉物3例如在0.2m/s至0.6m/s范圍中的相對(duì)較快的速度和例如5m/s2的相對(duì)較高的加速度。
為了更好地理解通過(guò)一個(gè)虛線L1表示由LED發(fā)出的光線的光路。從LED發(fā)出的光線通過(guò)一個(gè)凸透鏡63，它可以是棱鏡53的組成部分。光線L1穿過(guò)y形的棱鏡53并以第一角度α1照射在棱鏡53的下出射面53a上，該出射面平齊地或者略微與底板47的下支承面向上錯(cuò)開(kāi)地構(gòu)成。所述光線L1以第二角度α2相對(duì)于出射面53a從棱鏡發(fā)出并以這個(gè)第二角度α2照射在縫紉物3上，在那里光線被縫紉物3部分地反射。因?yàn)槔忡R53的折射率高于環(huán)境介質(zhì)空氣的折射率，所以第二角度α2小于第一角度α1。最好這樣構(gòu)成和設(shè)置棱鏡53和光源55，使得光線在縫紉物3上的入射角位于約15°至約45°之間并且例如為32°。這樣優(yōu)化該入射角α2，使得它一方面足夠地小，用于保證對(duì)比度大地照亮縫紉物3，而另一方面足夠地大，使得在出射面53a與縫紉物3的距離增加時(shí)在一定的范圍以內(nèi)總是保證對(duì)出射面53a下面的檢測(cè)區(qū)的足夠照明。
在圖4中通過(guò)虛線L2簡(jiǎn)示出在一個(gè)位于出射面53a下面的縫紉物3表面截段(檢測(cè)區(qū))在圖像傳感器29上成像時(shí)的光路。該光路從縫紉物3開(kāi)始以一個(gè)約90°的第三角度α3穿過(guò)出射面53a延伸，該出射面在這種情況下也是一個(gè)入射面。棱鏡53的一個(gè)鏡化處理的反射面53b基本平行于光路L1在棱鏡53內(nèi)部對(duì)準(zhǔn)，在該反射面上光線在光路L2上向著圖像傳感器29反射。在此所發(fā)出和所反射的光線的光路L1和L2交叉。在入射到圖像傳感器29上之前反射的光線L2穿過(guò)傳感器鏡組。對(duì)于在上面描述的檢測(cè)裝置27的結(jié)構(gòu)和布置可以使光源55、圖像傳感器29和計(jì)算電子器件57節(jié)省空間地相互靠近地安置在公共的檢測(cè)印刷板59上。所述檢測(cè)裝置27可以成本經(jīng)濟(jì)地預(yù)加工并且無(wú)需調(diào)整地方便地例如通過(guò)卡接或螺栓連接與針壓腳23連接。該檢測(cè)區(qū)可以靠近縫紉針19的刺入位置設(shè)置，使得實(shí)際的材料或縫紉物直接在刺入位置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)與所檢測(cè)的材料相對(duì)運(yùn)動(dòng)的偏差最小。在此尤其是使縫紉物3圍繞一個(gè)(未示出的)穿過(guò)刺入位置延伸的旋轉(zhuǎn)軸線的干擾的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的影響最小。所述棱鏡53的出射面53a也是用于使檢測(cè)區(qū)在圖像傳感器29上成像的入射面。該入射面相當(dāng)?shù)匦〔⒅苯舆B接在底板47上。因此按照本發(fā)明的針壓腳23在縫紉或縫制時(shí)幾乎沒(méi)有阻礙。所述檢測(cè)裝置27可以非?？拷卦诳p紉物3旁邊導(dǎo)引。由此使外來(lái)物進(jìn)入檢測(cè)區(qū)和影響檢測(cè)結(jié)果的可能性非常微小。這樣構(gòu)成所述傳感器鏡組或者整個(gè)檢測(cè)裝置，使得可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)與常見(jiàn)的光學(xué)鼠標(biāo)一樣大的景深。這一點(diǎn)是必須的，因?yàn)樵诳p制時(shí)材料頂壓桿21通過(guò)針壓腳23以形成刺入的節(jié)奏執(zhí)行一個(gè)例如2.2mm或2.5mm行程H1的跳躍運(yùn)動(dòng)。通常在底板47與針腳板9頂面之間的距離H0在行程運(yùn)動(dòng)的最深位置露出針腳板9時(shí)約為0.5mm。因此在針壓腳23的跳躍運(yùn)動(dòng)時(shí)用完滿行程H1。當(dāng)針壓腳23的底板47在下降時(shí)位于縫紉物3上時(shí)，可以根據(jù)縫紉物3或縫紉物疊摞的厚度H2減小或改變針壓腳23的行程幅度H3。盡管材料頂壓桿21執(zhí)行滿行程運(yùn)動(dòng)H1，但是針壓腳23的彈性支承的中間體43卻相反地并且反作用于螺旋彈簧45的作用力相對(duì)于頸部31以數(shù)值H4＝H2-H0移動(dòng)?？p紉底板47在縫紉物3上的跳躍幅度為H3＝H1+H0-H2。這個(gè)情況通過(guò)圖5a和5b示出。根據(jù)縫紉機(jī)1的結(jié)構(gòu)可以調(diào)節(jié)或調(diào)整材料頂壓桿21的間距H0或位置。同樣可以恒定地或有選擇地調(diào)節(jié)或調(diào)整行程H1。
這樣構(gòu)成檢測(cè)裝置27的鏡組，使得其景深大于材料頂壓桿21的最大可能實(shí)現(xiàn)的行程運(yùn)動(dòng)H1，該景深在其內(nèi)部區(qū)域盡管由于檢測(cè)裝置27的跳躍運(yùn)動(dòng)也能夠在圖像傳感器29上實(shí)現(xiàn)可靠或清晰的成像。也可以選擇使檢測(cè)裝置27以彈性的方式固定或構(gòu)成在材料頂壓桿21上或者針壓腳23上或者一個(gè)任意設(shè)置在針腳板9上部的縫紉機(jī)部件上，使得檢測(cè)裝置以輕微的壓力頂壓在縫紉物3上(未示出)。但是這一點(diǎn)存在可能妨礙縫紉物3移動(dòng)的缺陷。
在本發(fā)明的另一可選擇的結(jié)構(gòu)方案中可以只將檢測(cè)裝置27的一部分集成在針壓腳23里面或者與這個(gè)針壓腳連接，例如光學(xué)元件如棱鏡53和/或透鏡和/或反射鏡和/或光導(dǎo)體、光源55和/或圖像傳感器29(未示出)。尤其可以使如光源55和/或圖像傳感器29這些需要供電的元件設(shè)置在機(jī)頭部件15里面或者縫紉機(jī)1的上臂13里面并且使檢測(cè)裝置27的光學(xué)元件設(shè)置在機(jī)頭部件15與針腳板9之間的中間空間里面。
圖6示出針壓腳23的另一結(jié)構(gòu)方案，其中在集成在針壓腳23中的檢測(cè)裝置27與設(shè)置在上臂13里面的縫紉機(jī)控制器25之間的電連接通過(guò)使用插塞連接的纜線65、例如一個(gè)多極插塞67和一個(gè)互補(bǔ)的插座(未示出)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然在檢測(cè)裝置27或其部件與縫紉機(jī)控制器25之間也可以使用任意的連接方式。因此例如可以將電的和/或光的連接元件直接集成到材料頂壓桿21里面和/或在這個(gè)材料頂壓桿上構(gòu)成。所述檢測(cè)裝置27在針壓腳23中的供電可以通過(guò)蓄電池或電池或者也可以選擇通過(guò)感應(yīng)的傳遞能量實(shí)現(xiàn)(未示出)。
在檢測(cè)裝置27與縫紉機(jī)控制器25之間的信號(hào)和信息傳遞也可以通過(guò)光學(xué)的發(fā)射器和接收器實(shí)現(xiàn)或者通過(guò)無(wú)線傳遞例如通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
圖6示出在本發(fā)明的特殊結(jié)構(gòu)中在材料頂壓桿21與針壓腳23之間的接觸位置的剖面圖，在該結(jié)構(gòu)中彈性負(fù)荷的接觸面39以球體35形狀在材料頂壓桿21上構(gòu)成。它們對(duì)于連接的針壓腳23與在針壓腳23中構(gòu)成的接觸面37接觸。
在本發(fā)明的另一有利的結(jié)構(gòu)方案中可以使針壓腳23包括用于顯示縫紉針19在縫紉物表面上的刺入位置的機(jī)構(gòu)，例如以LED的形式或者具有光學(xué)元件的激光二極管，它們?cè)诳p紉物表面上的刺入位置上投射一個(gè)光點(diǎn)或者一個(gè)有限的光斑。在此可以設(shè)有例如電子變化的光闌或者可活動(dòng)的機(jī)械元件，它們補(bǔ)償由于針壓腳23的跳躍運(yùn)動(dòng)而在縫紉物上產(chǎn)生的光點(diǎn)與理論位置的偏差。
下面根據(jù)縫紉物的相對(duì)運(yùn)動(dòng)描述按照本發(fā)明的用于控制縫紉針19的上升-下降運(yùn)動(dòng)的方法。
通過(guò)一個(gè)用戶接口所述縫紉機(jī)控制器25設(shè)定所期望的針隙長(zhǎng)度、即兩個(gè)相互銜接的接縫的間距。在例如通過(guò)由縫紉機(jī)控制器25監(jiān)控的縫紉機(jī)1的操縱元件激活用于控制針運(yùn)動(dòng)的裝置以后，計(jì)算電子器件57使反映縫紉物3位置的坐標(biāo)x和y置于一個(gè)基準(zhǔn)值，例如(x，y)＝(0，0)。接著由檢測(cè)裝置27檢測(cè)縫紉物3的相對(duì)位置變化或運(yùn)動(dòng)。該檢測(cè)裝置27為此計(jì)算由圖像傳感器29提供的例如每秒1500個(gè)圖像的高時(shí)鐘頻率信息并且例如對(duì)于相互銜接的圖像檢測(cè)位置坐標(biāo)x和y的相對(duì)變化并使位置坐標(biāo)對(duì)應(yīng)于縫紉物3的實(shí)際位置。也可以選擇或附加地檢測(cè)其它參數(shù)，例如對(duì)于縫紉物3的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)和/或旋轉(zhuǎn)角和/或旋轉(zhuǎn)半徑。尤其是可以這樣構(gòu)成計(jì)算電子器件57，使得濾出圍繞一個(gè)穿過(guò)縫紉針19的刺入位置延伸的旋轉(zhuǎn)軸線(未示出的)縫紉物3旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或者濾出一種這樣的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在縫紉物3的相對(duì)運(yùn)動(dòng)上的分量并且不考慮用于下面的刺入位置計(jì)算。當(dāng)然可以設(shè)有其它的檢測(cè)裝置27，通過(guò)它們可以檢測(cè)在不同位置上的縫紉物運(yùn)動(dòng)。只要縫紉物3的實(shí)際位置與基準(zhǔn)值(0，0)之間的距離對(duì)應(yīng)于所調(diào)節(jié)的針隙長(zhǎng)度，檢測(cè)裝置27就對(duì)縫紉機(jī)控制器25給出用于執(zhí)行縫紉的命令。當(dāng)然也可以選擇在快要達(dá)到所調(diào)節(jié)的針隙長(zhǎng)度之前使針跡形成初始化，用于補(bǔ)償縫紉物3在針跡脫扣與縫紉針19刺入到縫紉物3之間的時(shí)間時(shí)的相對(duì)進(jìn)給。同時(shí)或直接在用于使針跡脫扣的命令之前或之后使反映縫紉物3位置的坐標(biāo)x和y再還原到基準(zhǔn)值。為了執(zhí)行單個(gè)接縫使驅(qū)動(dòng)縫紉針19的頂軸或者用于執(zhí)行接縫的主馬達(dá)全力加速并接著再制動(dòng)，由此在縫紉物3中以一個(gè)盡可能短的縫紉針19停留時(shí)間實(shí)現(xiàn)一次接縫并且接著使縫紉針19為了下一次接縫已經(jīng)又停在其上部的原始位置上。這種運(yùn)行方式主要適用于低的縫紉物3進(jìn)給速度。
也可以選擇的是，只要主馬達(dá)例如通過(guò)壓腳啟動(dòng)器激活，就使主馬達(dá)以例如每分鐘500或800轉(zhuǎn)的最小怠速轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。在這種情況下針桿17可以通過(guò)一個(gè)(未示出的)接合裝置與主驅(qū)動(dòng)裝置去耦聯(lián)并且例如與主驅(qū)動(dòng)裝置去耦聯(lián)地定位在上部的原始位置。如果縫紉物進(jìn)給對(duì)應(yīng)于給定的針隙長(zhǎng)度，則使針桿為了執(zhí)行一次接縫暫時(shí)與主驅(qū)動(dòng)裝置耦聯(lián)并接著再去耦聯(lián)。這種運(yùn)行方式適合于緩慢至中等的材料進(jìn)給速度，即例如在縫紉物3開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，并且防止頻繁地在針桿運(yùn)動(dòng)的滿驅(qū)動(dòng)功率或者說(shuō)滿加速度與滿制動(dòng)之間變換。
兩種上述運(yùn)行方式可以防止縫紉針19在針跡形成時(shí)由于縫紉物運(yùn)動(dòng)而偏向。這可能導(dǎo)致縫紉針19碰到針腳板9，并且造成縫紉針19和/或縫紉機(jī)1的損傷。
對(duì)于中等至高的材料進(jìn)給速度本方法可以如下得到改善所述縫紉機(jī)控制器25通知檢測(cè)裝置27縫紉針19的相應(yīng)位置和速度。根據(jù)縫紉物3的進(jìn)給速度計(jì)算電子器件57計(jì)算縫紉針19的最佳理論速度以及理論延遲并將它們通知縫紉機(jī)控制器25。通過(guò)這種方式使縫紉機(jī)控制器25不承擔(dān)不必要的計(jì)算費(fèi)用。此外為了計(jì)算這些理論值可以使用一個(gè)最佳地適配于所提出任務(wù)的快速微控制器。在快速縫紉物進(jìn)給時(shí)縫紉針19在單個(gè)接縫之間不再完全制動(dòng)，而是執(zhí)行一個(gè)連續(xù)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。在此保證縫紉針19在縫紉物3中的停留時(shí)間足夠地小，由此可以可靠地形成針跡。當(dāng)然如果縫紉機(jī)控制器具有一個(gè)足夠的處理能力，也可以部分或全部地由縫紉機(jī)控制器25承擔(dān)圖像傳感器29的測(cè)量參數(shù)的處理。因此計(jì)算電子器件57與縫紉機(jī)控制器25之間的界限不是固定給定的。尤其是可以使縫紉機(jī)控制器25包括計(jì)算電子器件57。
在一個(gè)(未示出的)存儲(chǔ)器中可以給定一個(gè)或多個(gè)比較值。如果縫紉針驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速或者一個(gè)相應(yīng)的測(cè)量參數(shù)超過(guò)或低于這樣的比較值，可以起到在上述不同的運(yùn)行模式之間變換的作用。當(dāng)然在此可以規(guī)定一個(gè)與方向相關(guān)的滯后，由此在各個(gè)運(yùn)行模式之間不可能產(chǎn)生不確定的變換。
當(dāng)然上述檢測(cè)裝置或其部件也可以用于其它目的，例如用于影響縫紉物3的輸送裝置7或者用于在縫紉物3加工之前或之后檢測(cè)其特性。這些特性例如是材料結(jié)構(gòu)、縫紉物棱邊的位置或縫紉質(zhì)量。
替代地或附加地對(duì)于檢測(cè)裝置27與縫紉機(jī)控制器25的直接連接可以設(shè)有例如用于壓腳啟動(dòng)器連接盒(未示出的)插塞連接。尤其是可以使縫紉機(jī)1沒(méi)有附加措施地配備或再配備按照本發(fā)明的針壓腳23。對(duì)于這些針壓腳23所述檢測(cè)裝置27的計(jì)算電子器件57包括一個(gè)控制電路，它可以模擬一個(gè)壓腳啟動(dòng)器的作用。在一種特別有利的變型方案中設(shè)有一個(gè)適配器(未示出)，它可以直接插進(jìn)用于壓腳啟動(dòng)器的插座里面以及各一個(gè)使壓腳啟動(dòng)器和連接插頭67與針壓腳23連接的接合器中。該適配器包括用于根據(jù)計(jì)算電子器件57的信號(hào)和壓腳啟動(dòng)器的動(dòng)作影響縫紉針運(yùn)動(dòng)的模擬電路。該壓腳啟動(dòng)器作為用于使縫紉機(jī)1運(yùn)行的可靠性開(kāi)關(guān)或主開(kāi)關(guān)。只有在操縱壓腳啟動(dòng)器時(shí)能夠激活針驅(qū)動(dòng)裝置。對(duì)于常見(jiàn)的縫紉機(jī)1所述縫紉機(jī)控制器25出于安全的原因是反應(yīng)惰性的或者說(shuō)通過(guò)延遲反應(yīng)到壓腳啟動(dòng)器的調(diào)節(jié)參數(shù)。該縫紉機(jī)控制器25可以通過(guò)硬件的變化、例如通過(guò)適配低通濾波器和/或通過(guò)適配計(jì)算軟件來(lái)適配，使得當(dāng)檢測(cè)裝置27通過(guò)壓腳啟動(dòng)器的連接位置與縫紉機(jī)控制器25作用連接的時(shí)候，控制器可以無(wú)延遲地影響到縫紉針驅(qū)動(dòng)裝置。因此與縫紉物運(yùn)動(dòng)相關(guān)的針運(yùn)動(dòng)的無(wú)延遲影響能夠與此無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)，不論檢測(cè)裝置27與縫紉機(jī)控制器25之間的作用連接是否通過(guò)直接的電連接、通過(guò)無(wú)導(dǎo)線的光連接或無(wú)線連接或者通過(guò)壓腳啟動(dòng)器接頭實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.用于在縫紉機(jī)(1)上控制針運(yùn)動(dòng)的方法，其中設(shè)有一個(gè)檢測(cè)裝置(27)用于檢測(cè)頂靠在縫紉物支承板上的縫紉物(3)與縫紉機(jī)(1)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且其中根據(jù)這個(gè)檢測(cè)裝置(27)的信號(hào)控制針運(yùn)動(dòng)，其特征在于，所述檢測(cè)裝置(27)檢測(cè)面對(duì)縫紉針(19)的縫紉物表面的運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述檢測(cè)裝置(27)檢測(cè)在縫紉針(19)刺入位置處的縫紉物表面的運(yùn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，可由檢測(cè)裝置(27)檢測(cè)的縫紉物表面部分通過(guò)光學(xué)元件(49，51，53，63)在一個(gè)圖像傳感器(29)上成像，并且使圖像傳感器(29)的信息繼續(xù)處理成用于縫紉針運(yùn)動(dòng)的控制參數(shù)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從一個(gè)光源(55)發(fā)出的光通過(guò)光學(xué)元件(53，63)傳導(dǎo)到縫紉物表面上，使得可以由檢測(cè)裝置(27)對(duì)比度大地檢測(cè)所述縫紉物表面的表面結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)所檢測(cè)的縫紉物運(yùn)動(dòng)控制針運(yùn)動(dòng)，使得在相鄰接縫之間的間距對(duì)應(yīng)于一個(gè)給定值。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述檢測(cè)裝置(27)與一個(gè)縫紉機(jī)控制器(25)聯(lián)通并且該縫紉機(jī)控制器(25)傳遞用于控制針運(yùn)動(dòng)的理論參數(shù)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述縫紉針(19)的運(yùn)動(dòng)可以附加地通過(guò)一個(gè)壓腳啟動(dòng)器或者一個(gè)可以連接到縫紉機(jī)(1)上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)施加影響。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)檢測(cè)裝置(27)的信號(hào)無(wú)延遲地實(shí)現(xiàn)針運(yùn)動(dòng)的控制。
9.用于在縫紉機(jī)(1)上控制針運(yùn)動(dòng)的裝置，其中設(shè)有一個(gè)檢測(cè)裝置(27)用于檢測(cè)頂靠在一個(gè)縫紉物支承板上的縫紉物(3)與縫紉機(jī)(1)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且其中根據(jù)這個(gè)檢測(cè)裝置(27)的信號(hào)控制針運(yùn)動(dòng)，其特征在于，所述檢測(cè)裝置(27)以這種方式構(gòu)成，使得可以檢測(cè)面對(duì)縫紉針(19)的縫紉物表面的運(yùn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述檢測(cè)裝置(27)的至少一部分以這種方式構(gòu)成，使得垂直運(yùn)動(dòng)能夠適配于縫紉物(3)的表面結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于，所述檢測(cè)裝置(27)全部或部分地集成到一個(gè)針壓腳(23)里面。
12.如權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述檢測(cè)裝置(27)包括一個(gè)圖像傳感器(29)和一個(gè)成像鏡組，其中一個(gè)位于檢測(cè)裝置(27)的檢測(cè)范圍中的縫紉物表面截段通過(guò)成像鏡組成像在圖像傳感器(29)上。
13.用于執(zhí)行如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述方法的針壓腳(23)，其特征在于用于局部地檢測(cè)和/或成像縫紉物表面的光學(xué)元件。
14.如權(quán)利要求13所述的針壓腳(23)，其特征在于，設(shè)有用于與縫紉機(jī)控制器(25)或者與一個(gè)可以連接到用于壓腳啟動(dòng)器的接口上的適配器建立作用連接的機(jī)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求13或14中任一項(xiàng)所述的針壓腳(23)，其特征在于，設(shè)有用于顯示縫紉針(19)在縫紉物表面上的刺入位置的機(jī)構(gòu)。
16.用于連接一個(gè)如權(quán)利要求12或13中任一項(xiàng)所述的針壓腳(23)的適配器，其特征在于，設(shè)有用于連接到縫紉機(jī)(1)的一個(gè)壓腳啟動(dòng)器接口上的機(jī)構(gòu)并且設(shè)有用于連接壓腳啟動(dòng)器的機(jī)構(gòu)。
全文摘要
用于在縫紉機(jī)(1)上控制針運(yùn)動(dòng)的方法和裝置以一個(gè)檢測(cè)裝置(27)為基礎(chǔ)，它檢測(cè)可以手動(dòng)移動(dòng)的縫紉物(3)的可見(jiàn)表面的運(yùn)動(dòng)。該縫紉機(jī)(1)的針跡形成通過(guò)所檢測(cè)的縫紉物(3)的位置變化與一個(gè)給定的針隙長(zhǎng)度相結(jié)合進(jìn)行控制。該檢測(cè)裝置(27)可以完全或部分地集成到一個(gè)針壓腳(23)里面。
文檔編號(hào)D05B19/16GK1894458SQ200480037395
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者M·克尼希, G·迪維爾, W·策施 申請(qǐng)人:弗里茨·格高夫股份公司伯爾尼納一縫紉機(jī)廠