CN101545179B - 缝纫机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种缝纫机，该缝纫机具有至少一个用于在缝纫期间压持待缝制材料的缝纫脚(10)。抬升装置(13)用于抬升缝纫脚(10)。提升高度调节装置(30)用于设定缝纫脚(10)的输送提升量。抬升装置(13)和提升高度调节装置(30)具有共用驱动器(22)。从而得到一种能够较容易地设计抬升装置和提升高度调节装置的缝纫机。

Description

缝纫机
技术领域
本发明涉及一种缝纫机，该缝纫机具有至少一个用于在缝纫期间压持待缝制材料的缝纫脚、用于抬升缝纫脚的抬升装置、以及与抬升装置分开/分离并用于设定缝纫脚的输送提升量的提升高度调节装置，其中，抬升装置和提升高度调节装置各自具有用于设定抬升高度和提升高度的调节轴。
背景技术
从现有公众使用中已知这种类型的缝纫机。从DE 198 20 646 A1、DE689 09 031 T2和DE 10 2006 011 495 A1中已知更多缝纫机。
发明内容
本发明的一个目的在于降低抬升装置和提升高度调节装置的设计花费。
根据本发明，通过一种具有用于抬升装置和提升高度调节装置的共用驱动器的缝纫机实现这一目的。
在先前已知的、具有分别用于抬升装置和提升高度调节装置的分开的调节轴的缝纫机的情况下，具有分别用于抬升装置和提升高度调节装置的独立的驱动器。根据本发明，已经认识到，所述两个装置也可被连带驱动。
在机械方面，可较容易地实现这两个装置与共用驱动器的联接。由于可省去一个驱动器，设计总体上成本降低且更紧凑。缝纫脚可设计成在编织机中已知类型的压持器。缝纫脚可设计成两部分：压脚和输送脚。抬升装置和/或提升高度调节装置可设计成使得配属于它们的调节轴分别经由该调节轴绕调节轴的纵向轴线的旋转位置设定用于抬升高度和/或提升高度的希望的调节值。所述经由调节轴的旋转位置进行的调节值的设定能够例如通过调节轴的离心布置实现。
所述共用驱动器可设计成步进电机驱动器。这使得能够小步地设定用于输送提升量的不同的抬升高度和/或不同的提升调节。这可用于适配相关的缝纫环境。在将厚织物缝在一起时，可预设高的抬升高度。在将层数不同的多层缝纫材料缝在一起时，可通过对抬升高度的精密调节来设定较大的输送提升量，以在材料缝纫步骤之间过渡。
安装在驱动器的电机轴上的凸轮盘可确保低成本地实现抬升装置和提升高度调节装置与驱动器的电机轴的机械联接，其中两个凸轮盘之一-即抬升轴凸轮盘-与抬升装置机械连接，两个凸轮盘中的另一个-即提升高度调节装置凸轮盘-与提升高度调节装置机械连接。凸轮盘可具有绕凸轮盘的支承轴同轴延伸的凸轮盘区段和围绕所述支承轴螺旋延伸的凸轮盘区段，所述绕支承轴螺旋延伸的凸轮盘区段与同轴延伸的凸轮盘区段相连。只要凸轮盘所要控制的抵接区段经同轴延伸的凸轮盘区段抵靠该凸轮盘，所述凸轮盘便保持不起作用。作为凸轮盘的替代方案，也可使用扇形齿轮，所述扇形齿轮彼此相对转动地设置在驱动电机轴上，使得每次只有一个扇形齿轮与要控制的部段啮合。此外，在该扇形齿轮的实施例中，用于产生对抬升装置和对提升高度调节装置的最大控制的驱动电机轴的最大旋转量可保持较小，例如小于360度。在共用驱动器的情况下，可通过弹簧预拉伸确保以协作方式相互抵靠的部件的运动自由度。两个凸轮盘的另一种变型替代方案可通过杆机构实现。所述杆机构设计成使得，设置在驱动电机的电机轴上的杆在第一回转方向上-例如顺时针-与抬升装置协作(配合，共同作用)以抬升缝纫脚，并且在第二回转方向上-例如逆时针-与提升高度调节装置协作以分别致动所述两个装置之一。两个凸轮盘的又一种变型替代方案可通过两个传动系实现，这两个传动系可通过气动、机械或电操作的离合装置相互分离。传动系可实现成齿轮对、有齿/V型带、成对齿轮或凸轮装置。在该变型中，驱动电机的旋转角度也可大于360度。这可用于提供更大的传动比，以减小驱动电机轴所要传输的转矩。
在一种布置中，凸轮盘在电机轴上形成并定向成使得，对于电机轴的给定旋转角度，所述两个凸轮盘至多有一个起作用，以使抬升装置移位或使提升高度调节装置移位，该布置确保了抬升装置的操作与输送提升量调节的操作在功能上分离。从而抬升装置与提升高度调节装置相互独立地工作，从而这些装置不会相互干扰。
在凸轮盘的一种实施例和布置中，凸轮盘在电机轴上形成并定向成使得，在驱动器的第一旋转方向上，两个凸轮盘之一起作用，在驱动器的第二旋转方向上，两个凸轮盘中的另一个起作用，这对于通过共用驱动器使抬升装置的操作与提升高度调节装置的操作在功能上分离而言是特别优选的。从零位置开始，可通过步进电机的电机轴的旋转实现这两种功能，该旋转具有小的绝对旋转角度。
当起作用的抬升轴凸轮盘移位时，抬升装置的调节轴可绕其纵轴线回转；当起作用的提升高度调节装置凸轮盘移位时，提升高度调节装置的调节轴可绕其纵向轴线回转，这证明它们能提供对抬升装置和对提升高度调节装置的可靠、强有力的调节。可选择地，也可实现没有所述调节轴的变型。例如，抬升装置可设计成使得，影响缝纫脚抬升的杆直接与共用驱动器的驱动轴连接。
使凸轮盘具有相同外形也减少了制造成本。
使电机轴的最大调节范围小于360度减低了对共用驱动器的要求。
在两个凸轮盘之间设置用于电机轴的径向轴承/支承件确保了对电机轴的可靠引导，从而降低了对电机轴的驱动侧轴承的要求。
在共用驱动器的其它变型中，在驱动器的电机轴上设有两个扇形齿轮(齿扇，带齿部段)，这两个扇形齿轮之一-即抬升轴扇形齿轮-与抬升装置机械连接，这两个扇形齿轮中的另一个-即提升高度调节扇形齿轮-与提升高度调节装置机械连接；在驱动器的电机轴上设有两个杆，这两个杆之一-即抬升轴杆-与抬升装置机械连接，这两个杆中的另一个-即提升高度调节装置杆-与提升高度调节装置机械连接；以及，在驱动器的电机轴上设有两个离合装置，这两个离合装置之一-即抬升轴离合装置-与抬升装置机械连接，这两个离合装置中的另一个-即提升高度调节离合装置-与提升高度调节装置机械连接；这些变型与上文已经结合本发明的共用驱动器所述的那些实施例相对应。
附图说明
下面根据附图更详细地说明本发明的一个具体示例，其中：
图1是部分剖开的缝纫机外壳的示意前视图；
图2是缝纫机的机械部件的组件的透视图，其中用于抬升缝纫机的缝纫脚的抬升装置和用于设定缝纫脚的输送提升量的提升高度调节装置具有处于零位置的共用驱动器；
图3是与图2类似的视图，其中提升高度调节装置处于“最大提升量”位置；
图4是与图2类似的视图，其中抬升装置处于“缝纫脚抬升”位置；
图5是示出抬升高度和输送提升量随着用于抬升装置和提升高度调节装置的共用驱动器的旋转位置的变化而变化的曲线图；
图6是与图2类似的视图，示出缝纫机的机械部件的组件，其中用于抬升缝纫机的缝纫脚的抬升装置和用于设定缝纫脚的输送提升量的提升高度调节装置具有处于零位置的另一实施例的共用驱动器；
图7是与图2类似的视图，示出缝纫机的机械部件的组件，其中用于抬升缝纫机的缝纫脚的抬升装置和用于设定缝纫脚的输送提升量的提升高度调节装置具有处于零位置的又一实施例的共用驱动器；以及
图8是与图2类似的视图，示出缝纫机的机械部件的组件，其中用于抬升缝纫机的缝纫脚的抬升装置和用于设定缝纫脚的输送提升量的提升高度调节装置具有处于零位置的再一实施例的共用驱动器。
具体实施方式
其外壳(机架)1在图1中示出的缝纫机具有立柱2、臂3和头部4，它们与未在图1中示出的基板一起构成了缝纫机的C形构型。经由未图示的主轴驱动的臂轴5驱动一针杆6，该针杆具有可牢固地附装在其上的机针7，该机针7上下运动穿过线迹板9中的线迹孔8，所述线迹板形成未图示的支承板的一部分，该支承板又用作缝纫机的基板的上侧。
为了在缝纫期间压持和输送待缝制材料，缝纫机具有缝纫脚10，该缝纫脚分成压脚11和输送脚12。压脚11用于在缝纫期间压持待缝制材料。输送脚12用于将待缝制材料沿与线迹板9的纵向方向平行的缝纫方向输送。
总体标记为13的抬升装置用于提升缝纫脚10。所述抬升装置具有抬升轴14，在缝纫脚一侧经该抬升轴以旋转固定的方式连接有第一抬升轴旋转杆15。该第一抬升轴旋转杆15又经一未详细示出的连接件一方面与输送脚杆16连接，而另一方面与缝纫脚10的压脚杆17连接。在抬升轴14的与第一抬升轴旋转杆15相反的自由端处以旋转固定的方式设有第二抬升轴旋转杆18。第二抬升轴旋转杆18的止动螺钉19经一未示出的预拉伸弹簧压靠抬升轴凸轮盘20。
图2示出了抬升装置13的中立位置，其中抬升轴凸轮盘20定向成使得止动螺钉19到步进电机22的电机轴21的距离最小。抬升轴凸轮盘20以旋转固定的方式与电机轴21连接。止动螺钉19所抵靠的抬升轴凸轮盘20的抬升轴控制凸轮壁23绕电机轴21的纵向轴线螺旋形延伸。
另外，离开抬升轴凸轮盘20一定距离处，与电机轴21旋转固定地安装有一提升高度调节装置凸轮盘24。所述凸轮盘20、24各自具有与电机轴21同轴的凸轮盘区段和接着所述同轴凸轮盘区段连续延伸的螺旋形凸轮盘区段。
凸轮盘20、24经由在图中以分解视图示出的平头螺钉或柱头螺钉25旋转固定地定位在电机轴21上。对应的平头螺钉25用于旋转地固定图2-4所示组件的各种其它轴部件。所述两个凸轮盘20、24为形状相同的部件。
提升高度调节装置凸轮盘24关于抬升轴凸轮盘20以相反朝向安装在电机轴21上。所述相反朝向是指，提升高度调节装置控制凸轮壁26的螺旋形状沿与抬升轴控制凸轮壁23相反的方向展开。另外，这两个凸轮盘20、24彼此反向地安装在电机轴21上，使得两凸轮盘20、24的自由端在电机轴21的圆周方向上相对于彼此偏移180度。
在提升高度调节装置凸轮盘24上，经由未图示的预拉伸弹簧以预拉伸状态抵接有提升高度调节装置旋转杆28的止动螺钉27。
提升高度调节装置旋转杆28旋转固定地连接一总体标号为30的提升高度调节装置的提升传动系轴29。提升传动系轴29经提升传动系31与提升高度调节装置30的提升轴32可操作连接。提升传动系31与设在臂轴5上的提升偏心件33一起影响压脚11和输送脚12的输送提升的提升高度。
在根据图2的中立位置，提升高度调节装置30的止动螺钉27抵靠提升高度调节装置控制凸轮壁26，使得该止动螺钉到电机轴21的距离最小。在该中立位置，缝纫脚10未抬升，输送脚12的输送提升量为0。
臂轴5、抬升轴14、电机轴21、提升传动系轴29和提升轴32彼此平行延伸。
在根据图3的“最大提升”位置，步进电机22已使电机轴21从根据图2的中立位置沿图3中的方向箭头34旋转180度。从而在图3的透视图中，两个凸轮盘20、24已从图2的中立位置顺时针旋转180度。由于抬升轴旋转杆18的止动螺钉19抵靠抬升轴凸轮盘20的部段35-该部段35与电机轴21同轴，因此，第二抬升轴旋转杆18的位置未相对于中立位置改变。缝纫脚10因此仍未抬升。
在“最大提升”位置，提升高度调节装置30的止动螺钉27抵接提升高度调节装置控制凸轮壁26，此时该止动螺钉到电机轴21的距离最大。从而在根据图3的位置，提升高度调节装置杆28极大地逆时针回转，使得提升传动系轴29相应地从中立位置逆时针旋转。在提升传动系轴29的该位置，提升传动系31使压脚11和输送脚12的输送提升量最大。
图4示出了组件处于“缝纫脚抬升”位置，其中步进电机22已使电机轴21从图2的中立位置开始沿图4中的方向箭头36旋转180度。因此，在图4的透视图中，电机轴21已经从中立位置开始朝图4的位置旋转，即逆时针旋转180度。在该调节运动期间，提升高度调节装置30的止动螺钉27在提升高度调节装置凸轮盘24的部段37上行进-该部段37与电机轴21同轴，使得在图4的“缝纫脚抬升”位置，止动螺钉27相比于图2的中立位置尚未改变其位置。因此，在图4的“缝纫脚抬升”位置，输送提升量保持为0。在图4的位置，抬升轴止动螺钉19抵接抬升轴控制凸轮壁23，此时该止动螺钉到电机轴21的距离最远。
在“缝纫脚抬升”位置，第二抬升轴旋转杆18和抬升轴14顺时针回转。第一抬升轴旋转杆15也相应地回转。所述杆轴经其连接件使输送脚杆16和压脚杆17两者都向上移位，从而抬升缝纫脚10。
图5以曲线图示出了在抬升和提升高度调节期间的状况，所述状况取决于电机轴21的旋转角度nMS。图5中的水平轴线示出了电机轴21从0度中立位置开始的旋转角度，单位为“度”。图5中的实线表示抬升轴14的旋转角度nRS对电机轴21的旋转角度的依赖关系。在负旋转角度的情况下，即，在电机轴21的旋转范围在图2和图3的位置之间的情况下，抬升轴14根本不旋转，从而缝纫脚10保持未抬升。在电机轴21的正旋转角度的情况下，即，在电机轴21的旋转范围在图2和图4的位置之间的情况下，抬升轴14的旋转角度线性地依赖于电机轴21的旋转角度。在电机轴21的旋转角度为150度时，抬升轴14回转约52度-按绝对值表示。
图5中的虚线表示提升传动系轴29的旋转角度nLS对电机轴21的旋转角度的依赖关系。在电机轴21的正旋转角度的情况下，提升传动系轴29保持在中立位置，即，该轴不回转。在电机轴21的负旋转角度的情况下，提升传动系轴29的旋转或回转角度线性地依赖于电机轴21的旋转角度。在电机轴21的旋转角度为-150度的情况下，导致提升传动系轴29的回转角度为约55度。
因此，对于电机轴21的给定旋转角度，最多两个凸轮盘20、24之一将被致动，以使抬升装置13或提升高度调节装置30移位。
假定在缝纫脚抬升的情况下输送提升量总是为0，便能安全地避免抬升期间缝纫脚10受阻/被卡住。
在两个凸轮盘20、24之间设有径向轴承38(见图1)，该轴承相对于外壳1支承电机轴21。该径向轴承38设计成球轴承。该径向轴承38的轴承壳套未在图中示出。
下面根据图6-8说明将步进电机22与抬升装置13以及提升高度调节装置30相连的机械连接的另外三个实施例。与参考图1-5所述部件对应的部件具有相同的参考标记且不再详细说明。
在图6的实施例中，动力传动从步进电机22经由扇形齿轮到达抬升轴14和提升传动系轴29。在步进电机22的电机轴21上以旋转固定的方式沿轴向以一定间距安装有两个扇形齿轮39、40。第一步进电机扇形齿轮39与抬升轴扇形齿轮41啮合，该抬升轴扇形齿轮则旋转固定地安装在抬升轴14上。第二步进电机扇形齿轮40与提升传动系轴扇形齿轮42啮合，该提升传动系轴扇形齿轮则旋转固定地安装在提升齿轮系轴29上。
图6示出的组件处于零位置，其中缝纫脚10未抬升且输送脚12的输送提升量为0。当图6的电机轴21逆时针(方向箭头43)旋转时，抬升装置13被致动，缝纫脚10抬升。在该旋转期间，扇形齿轮对40、42保持不起作用，从而提升高度调节装置30不被致动，输送脚12的输送提升量保持为0，缝纫脚10被抬升。在步进电机22的电机轴21从图6的中立位置开始顺时针(方向箭头44)旋转时，提升传动系轴29经啮合的扇形齿轮40、42旋转，输送脚12的输送提升量被设定成不为0。在该顺时针旋转期间，所述一对扇形齿轮39、41保持不起作用，从而在输送提升量设定时缝纫脚10保持不被抬升。
扇形齿轮39具有带齿的圆周扇区，所述圆周扇区在电机轴21总周长的约1/4上延伸(即，90度)。对于扇形齿轮40，齿在相当于90度的圆周扇区上延伸。对于扇形齿轮41、42，齿在约60度的圆周扇区上延伸。
通过扇形齿轮39-42的具有齿的圆周扇区、所述扇形齿轮的圆周扇区的半径和齿的宽度可设定电机轴21的旋转和各传动轴14或29的旋转之间的传动比。
通过未图示的止挡和预拉伸弹簧的构造确保扇形齿轮之间的初始啮合。
在图7的实施例的情况下，电机轴21经由杆机构与抬升轴14和提升传动系轴29连接，电机轴21承载轴向地以一定间距设置的两个杆45、46。所述杆45、46旋转固定地安装在电机轴21上。步进电机杆45经止动螺钉47与旋转固定地安装在提升轴14上的提升轴杆48协作。另一步进电机杆46经止动螺钉49与提升传动系轴杆50协作。该提升传动系轴杆50旋转固定地安装在提升传动系轴29上。
图7也示出了组件的中立位置，其中缝纫脚10未抬升且输送脚12的输送提升量为0。当电机轴21逆时针(方向箭头43)旋转时，抬升装置13如上面结合图2-4和图6的组件所述的那样被相应地致动。当电机轴21顺时针(方向箭头44)旋转时，提升高度调节装置30被相应地致动。
当杆48、50在步进电机22被致动时与止动螺钉47、49脱开接合的情况下，所述杆48、50停留在中立位置，经由未示出的止挡和未示出的预拉伸弹簧固定。
止动螺钉47、49可由阻尼材料制成，以使图7的杆机构致动期间产生的噪音最小。
可通过杆45、46、48、50彼此之间的相对长度设定电机轴21与抬升轴14和与提升传动系轴29的传动比。
在图8的实施例的情况下，通过离合装置实现电机轴21与抬升轴14和与提升传动系轴29的驱动连接/传动连接。在图8的实施例的情况下，步进电机轴21承载两个沿轴向成一定间距地安装在电机轴21上的离合装置51、52。电机轴齿轮53、54分别与离合装置51、52连接。作为被驱动齿轮的第一电机轴齿轮53通过环形驱动带55与抬升轴齿轮56驱动连接。抬升轴齿轮56旋转固定地安装在抬升轴14上。旋转固定地安装在提升传动系轴29上的提升传动系轴齿轮58通过另一环形驱动带57与作为被驱动齿轮的第二电机轴齿轮54驱动连接。
图8示出组件处于中立位置，其中缝纫脚10未抬升，输送脚12的输送提升量为0。
两个离合装置51、52分别仅在电机轴21的一个旋转方向上提供电机轴21与被驱动齿轮53、54之间的驱动连接。在对应的相反方向上，离合装置51、52越程(超限，超速)确保了在电机轴21和被驱动齿轮53、54之间没有操作连接。
当电机轴21逆时针(方向箭头43)旋转时，离合装置51确保电机轴21和被驱动齿轮53之间的刚性接合(强制接合，positive engagement)。在该情况下，电机轴21驱动抬升轴14，但不驱动提升驱动系轴29。当电机轴21逆时针(方向箭头44)旋转时，离合装置52在电机轴21和被驱动齿轮54之间建立刚性接合。在该情况下，电机轴21驱动提升齿轮系轴29，但不驱动抬升轴14。
根据图8的驱动连接的功能因此对应于上面参考图1-7的实施例所述的驱动连接的动能。
示出的齿轮53、54、56、58的齿数相同且直径相同。通过改变齿数和齿轮直径，可将抬升装置13和提升高度调节装置30的驱动传动比调整成预定值。

Claims (13)

1.缝纫机，
-具有至少一个用于在缝纫期间压持待缝制材料的缝纫脚(10)，
-具有用于抬升缝纫脚(10)的抬升装置(13)，
-具有与抬升装置分开的提升高度调节装置(30)，以用于设定缝纫脚(10)的输送提升量，
-其中，抬升装置(13)和提升高度调节装置(30)各自具有用于设定抬升高度或提升高度的调节轴(14，29)，
-其中，抬升装置(13)和/或提升高度调节装置(30)设计成使得配属于它们的调节轴(14，29)分别经由该调节轴绕调节轴(14，29)的纵向轴线的旋转位置设定用于抬升高度和/或提升高度的希望的调节值，
该缝纫机包括用于抬升装置(13)和提升高度调节装置(30)的共用驱动器(22)。
2.根据权利要求1所述的缝纫机，其特征在于，所述驱动器(22)由步进电机形成。
3.根据权利要求1所述的缝纫机，其特征在于，所述驱动器(22)的电机轴(21)上安装有两个凸轮盘(20，24)，
-作为所述两个凸轮盘之一的抬升轴凸轮盘(20)与抬升装置(13)机械连接，和
-作为所述两个凸轮盘中另一个的提升高度调节装置凸轮盘(24)与提升高度调节装置(30)机械连接。
4.根据权利要求3所述的缝纫机，其特征在于，所述两个凸轮盘(20，24)在电机轴(21)上形成并定向成使得，对于电机轴(21)的给定旋转角度，这两个凸轮盘(20，24)中至多一个起作用，以使抬升装置(13)移位或使提升高度调节装置(30)移位。
5.根据权利要求4所述的缝纫机，其特征在于，所述两个凸轮盘(20，24)在电机轴(21)上形成并定向成使得，在驱动器(22)的第一旋转方向上，所述两个凸轮盘(20，24)之一起作用，在驱动器(22)的第二旋转方向上，所述两个凸轮盘(20，24)中的另一个起作用。
6.根据权利要求3所述的缝纫机，其特征在于，在起作用的抬升轴凸轮盘(20)移位时，抬升装置(13)的调节轴(14)能绕该调节轴的纵向轴线回转。
7.根据权利要求3所述的缝纫机，其特征在于，当起作用的提升高度调节装置凸轮盘(24)移位时，提升高度调节装置(30)的调节轴(29)能绕该调节轴的纵向轴线回转。
8.根据权利要求3所述的缝纫机，其特征在于，所述两个凸轮盘(20，24)外形相同。
9.根据权利要求3所述的缝纫机，其特征在于，电机轴的最大调节范围小于360度。
10.根据权利要求3所述的缝纫机，其特征在于，在所述两个凸轮盘(20，24)之间设置有用于电机轴(21)的径向轴承。
11.根据权利要求1所述的缝纫机，其特征在于，在驱动器(22)的电机轴(21)上设有两个扇形齿轮(39，40)，
-作为所述两个扇形齿轮之一的抬升轴扇形齿轮(39)与抬升装置(13)机械连接，和
-作为所述两个扇形齿轮中另一个的提升高度调节扇形齿轮(40)与提升高度调节装置(30)机械连接。
12.根据权利要求1所述的缝纫机，其特征在于，在驱动器(22)的电机轴(21)上设有两个杆(45，46)，
-作为所述两个杆之一的抬升轴杆(45)与抬升装置(13)机械连接，
-作为所述两个杆中另一个的提升高度调节装置杆(46)与提升高度调节装置(30)机械连接。
13.根据权利要求1所述的缝纫机，其特征在于，在驱动器(22)的电机轴(21)上设有两个离合装置(51，52)，
-作为所述两个离合装置之一的抬升轴离合装置(51)与抬升装置(13)机械连接，和
-作为所述两个离合装置中另一个的提升高度调节离合装置(52)与提升高度调节装置(30)机械连接。
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