CN1113997C - 缝纫机纱线张力装置 - Google Patents

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Abstract

缝纫机用的纱线张力装置，包括面线张力的纱线张力机构，和驱动纱线张力机构以便改变纱线张力的驱动装置，而纱线张力可由给驱动装置提供的电力来改变。装置的可动部分的行程用S表示，部分的推力用F表示，供给装置的电流用C表示，以及S和F的偏差分别用ΔS和ΔF表示时，驱动装置具有如下的特性，即至少在电流恒定时一个特定的行程区段内，ΔF/ΔS约为零。此外，行程S置于特定的区段。

Description

缝纫机纱线张力装置
技术领域
本发明涉及适合于通过电气控制改变纱线张力的缝纫机的纱线张力装置。
背景技术
在本领域中众所周知缝纫机的纱线张力装置包括一个纱线张力机构(纱线张力盘型或旋转张力型等)，和驱动纱线张力机构的驱动装置。
作为驱动装置，例如，现在正在使用的有音圈电机，有正比螺线管，或一个气动汽缸的活塞与一个正比螺线管阀的组合。采用电气控制驱动装置，例如，给予纱线的张力是随着变化了的纱线张力盘之间的压力而不断变化，或者随着正在变化的旋转张力机构的旋转盘负荷而不断的变化。
然而使用上述传统的驱动装置有几个问题。
首先，音圈电机有一个可动部分(一插棒式铁心)，其周围绕有线圈，并有给线圈通电的导线，随着可动部分的运动而运动，因此，其易于损坏，结果耐久性差。
其次，音圈电机的缺点是必须有一个昂贵的具有强磁力的磁铁，而且要有好的线性和好的可靠性。为了在张力机构上获得强的张力，磁铁必须尺寸很大，因而装置的造价很高。
正比螺线管或正比螺线管阀有一个特性，即使在电力(电流或电压)恒定不变时，可动部分的行程发生变化时推力就变化。另一方面，当使用盘型张力机构时，行程和推力的变化影响纱线张力，很难精确地控制纱线张力。
发明概述
考虑到上述问题，本发明的目的就是提供一个纱线张力装置，该装置利用较低的制造成本精确控制纱线张力。
为了解决上述问题，本发明提供了一种缝纫机纱线张力装置，该装置包括安装在缝纫机上的一个纱线张力机构和驱动纱线张力机构以改变由该纱线张力机构出来的纱线张力的螺线管。根据本发明的第一个方面，螺线管的特性是，在给螺线管供电C不变的情况下，至少在可动部分行程S的特定区段上，行程S发生变化时，螺线管可动部分推力F的变化基本上为零。纱线张力随着控制电流C而变化，驱动张力装置的可动部分的行程置于特定的行程区段。
根据本发明的第一方面，由于行程限制在一个特定的区段，所以推力不受行程变化的影响，这就很容易精确控制纱线张力。换句话说，即使根据纱线尺寸(纱支数)纱线张力盘之间的间隙发生变化时，或当由于张力盘压力引起的纱线轻微变形而改变行程时，纱线张力始终得到控制，因为推力与可动部分的行程变化无关。
其次，线圈绕在一固定部分上，而不是绕在可动部分上，这样就避免线圈导线的损坏，因而有较高的耐久性。
另一优点是，螺线管在不使用昂贵的磁铁时仍产生相当高的推力，因而可在较低造价时得到很大的纱线张力。
在根据本发明第一个方面的基础上、根据本发明的第二个方面，螺线管有这样一种特性，即在一恒定行程S时，当电流C增加时，推力F的变化就增加。因此，由于行程置于特定的区段，当电流增加时，纱线张力也增加。
在纱线张力装置中，一般主张在低张力区内，在窄的张力范围内精细调整纱线张力，而在高张力区，在一个相当宽的张力范围内调整纱线张力。由于利用了上述螺线管特性，才能完成这些调节要求。
换句话说，对于恒定的电流偏差ΔC，当大电流时，相对于电流偏差ΔC而产生的推力偏差ΔF就大，在小电流时，相对于电流偏差ΔC而产生的推力偏差ΔF就小。其次，通常偏差ΔC可被控制使之与电流值C无关。因此，在低张力区内纱线张力精细可调，而在高张力区内纱线张力能在一宽的范围内可调。
在本发明第一个方面的基础上，根据本发明的第三个方面，缝纫机是一种锁眼机，它所锁缝的扣眼包括左/右侧Z字形部分和上/下套结部分，它们都是在电气控制下完成的，其中，左/右侧线缝时的驱动装置在较大电力范围内进行，而上/下套结部分是在较小电力范围内进行。
在本发明的第二个方面的基础上、本发明的第四个方面，正如在第三个方面所述，左/右侧Z字形部分和上/下套结部分分别在不同电力值控制下缝制。
在锁眼机中，一般套结部分针线张力较低，在左/右侧Z字形部分较高。根据扣眼线缝的尺寸和形状，在上/下套结部分，纱线张力需要精细调节，而在左/右侧Z字形部分需要宽的调节范围。
根据本发明的第三和第四方面，如第一和第二方面，很容易完成在上/下套结部分在低张力范围内对纱线张力的精细调节，以及在左/右侧相当高张力范围内对纱线张力在宽的范围内进行调节。
附图说明
下面对附图进行简要的说明。
图1是本发明带有纱线张力装置的缝纫机的透视图。
图2是图1的纱线张力装置的侧视图。
图3是图1的纱线张力装置的分解透视图。
图4是纱线张力装置的螺线管断面图。
图5是图4的螺线管推力对行程的特性曲线图。
图6是图4的螺线管推力对电流特性曲线图。
图7是缝纫机控制电路方框图。
图8是图4的驱动螺线管的螺线管驱动装置的线路图。
图9是由锁眼机缝制的扣眼线缝的一个例子。
优选实施例的详细描述
本发明的实施例将参照附图进行描述。
如同图1所示，纱线张力装置1安装在缝纫机100的臂81上，以便从提升装置82观察，在面线供应源一侧给面线施加张力。在缝纫机100的实施例中，例如，这是一种工业循环缝纫机(锁眼机)，对于放在缝纫台83上的织物布料M形成如图9所示的扣眼线缝90。该扣眼线缝90是由扣眼91的左/右侧Z字形部分92，92，和上/下套结部分93，93组成。缝纫机100通过在Y方向上移动夹在滑板85和布料夹86之间的织物M(见图1)，同时通过安装在臂81内的针缝机构(图上没有表示出来)在X方向上移动可动针84，来形成扣眼线缝90。此外，在缝纫时，工作剪切刀87下落剪开扣眼91，在缝纫结束时，面线被剪断，并由纱线剪切刀87保持着面线。
同时，当缝纫机100是一台纽孔锁眼机来完成纽扣孔眼的线缝时，纽孔部分与上述上/下套结部分一致。
在形成线缝90时，面线张力必须根据左/右侧Z字形部分92，92和上/下套结部分93，93进行变化。那是因为在上/下套结部分93的线迹节距大，纱线张力需要小，而在左/右侧Z字形部分92则需要相当大的张力，因为此时线迹节距小。因此纱线张力通过电气控制的纱线张力装置1、根据线缝90的不同部分，自动变化到合适的值。
另外，当线缝90的尺寸和形状有变化时，和织物种类以及生成的线缝的外观发生变化时，在左/右侧和上/下套结部分的张力都将进行重新调整。
纱线张力装置1包括在图2和图3上所示的机械部分，作为缝纫机100的控制器40(图7)的电路和螺线管60以及螺线管驱动装置50(图8)。
在图2和图3表示的纱线张力机构19给予夹在固定盘66和可动盘67之间的面线以阻力，在缝纫过程中随着由螺线管60产生的推力而不断变化阻力，从而使纱线张力能动态地变化。
通过插孔69a，69a和插孔81Aa，81Aa，在螺线管框架62上的每个螺纹孔60a，穿通支撑构件69的每个插孔69a，以及穿通臂台架81A的每个插孔81Aa，把螺栓71，71拧到螺纹孔60a，60a上。为此，支撑构件69固定在臂台架81A的外面，而螺线管60则固定在臂台架81A的里面。
可动螺栓68包括螺纹部分68b，轴杆部分68a和带螺丝刀槽口的开槽头部68c。轴杆部分68a在其外表面上有槽68d以便让面线通过。螺纹部分68b与轴杆部分68a一起通过中心通孔66a，67a和插孔69b，拧到螺纹孔61a，而螺纹孔61a在插棒铁心61的轴向末端，中心通孔66a，67a分别通过固定盘66和可动盘67，而插孔69b通过支撑构件69。插棒铁心61与可动部分一致。在可动螺栓68和插棒铁心61之间的螺纹啮合长度(固定部分)是由位于轴线方向上的螺纹部分68b上的定位螺母70来调整。在盘66和盘67之间相对的部分位于轴杆68a上的槽孔68d处。有了这种结构，当可动盘67在轴向上移动、离开固定盘66时，头部68c跟着可动盘移动，从而引起插棒铁心61在同一方向运动。
如图4所示，螺线管60包括框架62，线圈的线圈架63，线圈64，插棒铁心61和磁铁构件65。插棒铁心61通过轴承62A和62B支撑在框架62上，可在轴向上运动。  但不能转动。磁铁构件65在插棒铁心61的中央与其固定为统一整体。磁铁65是圆柱形的，并且带有开槽部分65a。
开槽部分65a在特定的行程区段产生恒定的磁路导磁量，并且螺线管61的推力对行程的特性曲线有如图5所示的磁滞曲线。这就是说，存在着一个特定的行程区段W(图5上从S开始的一定范围)，在此区段，当螺线管61的行程变化时，推力(图2上箭头F指出的)基本上不变。
螺纹部分68b与插棒铁心61啮合的长度允许在轴向上改变插棒铁心的位置。螺母70固定在这样的位置，也就是行程要锁定在特定的区段W，而此时盘66和盘67之间的间隙从无纱线的接触状态变化到有面线通过其中的分离状态。
把插棒铁心设置到特定区段W的过程如下：首先螺母松开，从螺线管60的底部开始到插棒铁心顶端61b的突出的值W’要这样确定，即，使得行程在由用螺丝刀或类似工具旋转螺栓68使盘66和67接触支撑构件69，使行程处在W区段。然后，拧紧螺母70，使螺栓68固定在插棒铁心上。
图6表示在一恒定行程范围内推力对螺线管电流的特性曲线，该曲线是一磁滞曲线。该曲线具有如下特性：当在一恒定行程范围内螺线管电流C增加时推力F的位移就增加。螺线管60要调整使得在线圈64通电时把可动螺栓68缩进去。同时，当线圈电流增加时，引导螺栓68缩进的推力就增加。
同时，扣眼线缝的缝纫数据不仅包括形成左/右侧部分和上/下套结部分的参数的线迹数据，而且还包括分别应用于左/右侧部分和套结部分的纱线张力数据。这些纱线张力数据分别都有标准值，而且在此标准值周围可在一定范围内变化，这些标准值通过控制面板21输入。螺线管则按照特定的纱线张力数据通以电流。正如以上所述，数据在一定范围内是可变的，所以线圈电流也是可变的。
在图6中，对于上/下套结部分的纱线张力对应的螺线管电流处于X1范围，而对于左/右侧部分纱线张力对应的螺线管电流则处于X2范围内。因此，低的推力或低的张力应用于上/下套结部分的缝制，而大推力或高张力则应用于左/右侧缝制。
当张力数据变化时，线圈电流则根据数据变化，在X1或X2范围内也发生变化。当电流在X1和X2范围内以最小偏差ΔC变化时，相对于ΔC的推力偏差在X2范围内比在X1范围内的大，这从图6很容易看到。因此，相应于X1范围内上/下套结缝纫时纱线张力是精细可调的，而在相对于X2范围内左/右侧缝纫时纱线张力则在相当宽的范围内可调。
参看图7和图8，缝纫机100的控制器40包括纱线张力装置1的控制装置。控制器40包括CPU41，存储控制程序和控制数据的只读存储器(ROM)42，用于存储(通过控制面板21输入的)储缝纫数据的电可檫和可编程序ROM(EEPROM)43，用作CPU 41的工作区的随机存取存储器(RAM)44，用于控制脉冲电机完成织物供料和针缝动作的脉冲电机控制电路47，时钟发生器45，复位电路46，用于从CPU 41数字信号转换到模拟信号的张力信号D/A转换器49，以及用于驱动连接到转换器49的螺线管60的螺线管驱动装置50(图8)。
CPU 41通过I/O接口(没有表示出来)连接到用于输入缝纫数据等的控制面板21，同样，连接到在缝纫踏板中的踏板传感器22，探测供料电机和针缝电机驱动量用的伺服探测器23，以及用于探测针杆和工作切刀87位置的机器头传感器24。
螺线管驱动装置50有运行放大器OP1，通过负反馈定路稳定从D/A转换器49来的模拟张力控制信号，和一恒流电路(由放大器OP2，FETQ1和电阻R1，R2，Rs组成)往螺线管60送出恒定电流1out，该恒定电流在预定张力控制信号放大倍数的基础上与张力控制信号成正比。
现在来描述缝纫机100和纱线张力装置1的运行。最初，扣眼线缝的缝纫数据，如线缝参数，张力数据和其他数据通过控制面板21输入。我们的共同悬而未决的US专利申请Ser，No.09/105,475公开了扣眼缝纫参数的设定。这些数据可以预先储存在EEPROM 43中，并且刚好在下一次设定时读出。
设定好数据后，织物布料M放置在缝纫台83上，然后，操作缝纫踏板，打开启动开关。旋转启动开关驱动缝纫电机，送料电机和针缝电机，从而在读出缝纫数据的基础上缝制左/右侧部分和上/下套结部分。在缝制每一部分时，从CPU 41中读出张力控制信号，从而通过转换器49和驱动装置50把对应于张力控制信号的电流送给螺线管60，
把对应于张力控制信号的电流供给螺线管60，便在插棒铁心61上产生与供应的电流值对应的推力(在图2中为F)。推力直接传送到螺栓68，使其在图2中往左运动。这样两个盘66和67相互推挤，从而给通过两盘中间的面线施加阻力(张力)。
张力控制信号值在所设定的数据的基础上随着左/右侧缝纫和上/下套结缝纫而变化。张力控制信号的变化引起螺线管推力的变化，这就是盘66和67之间的压力的变化，从而改变纱线的张力。例如，在X2范围内由左/右侧缝纫张力数据确定的电流将把张力变到相当高的水平，在X1范围内用于上/下套结缝纫的电流把张力变到低的水平。
同时，插棒铁心61或螺栓68的行程被限制在特定的行程区段W。这样就使推力维持恒定不变，因而，即使由于纱线变形或其它原因使盘67在轴线方向上移动，也不会改变张力。
其间，由于螺线管60的推力F对线圈电流C的特性曲线有如图6所示的磁滞曲线，为了得到更准确的张力，最好根据所希望的张力增量/减量去校正张力控制信号，从而去校正推力F。
根据上述张力装置1的实施例，很容易完成对纱线张力精确地控制，并且基本上与插棒铁心行程无关，因为插棒铁心61的行程处于特定行程区段W，在该区段推力是恒定不变的，与行程变化无关。而且，与传统的音圈电机式纱线张力装置相比，纱线张力装置1的造价低，而且寿命提高。
螺线管推力按供应电流的平方增加，所以制造出的装置在推力增加时张力就增加。这种特性对于控制纱线张力是有好处的，因为在低张力区容易精细地调整张力，而高张力区容易在相当宽的范围内调整张力。为了缝纫扣眼90，缝纫套结部分93，93的张力是精细可调的，而缝纫左/右侧部分92，92的张力则在宽的范围内可调。
本发明纱线张力装置1如同实施例所描述的，不仅可以应用于锁眼机，而且还可以应用到，例如，锁式线迹缝纫机及其他各种工业循环缝纫机。作为纱线张力装置，本发明还可以应用到各种类型的装置，还可应用于除了像本实施例中盘式之外的旋转张力装置等。作为驱动装置，如果不把螺线管推力直接传送到张力装置，它可以通过连接部件或传动部件把推力传送到装置。
按照本发明的技术方案，很容易完成对纱线张力的精确控制，始终与可动部分的行程变化无关，因为行程设置在特定的行程区段，在此区段推力是不变的，与行程变化无关。此外，本发明装置与传统的音圈电机型装置相比，可以用低造价制造出耐久性好的装置。
在一恒定行程S的情况下，当电流C增加时推力F的变化就增加，并且，驱动装置的可动部分的行程置于特定的行程区段，使纱线张力随电流的增加而增加。在这种情况下，一般适合于控制纱线张力，因为在低张力区很容易精细地调整张力，而在高张力区很容易在相当宽的范围内调节张力。
如果上述缝纫机是在电气控制下的一台锁眼机，所缝制的扣眼由左/右侧Z字形部分和上/下套结部分组成，并且左/右侧部分是在给驱动装置置于第一电流范围时缝制，而上/下套结部分则在第二电流范围时缝制，所述第一电流大于第二电流，完成扣眼线缝是有效的，因为在缝纫上/下套结部分时张力精细可调，而在缝纫左/右侧部分时张力在宽的范围内可调。

Claims (4)

1.缝纫机的纱线张力装置(1)，该纱线张力装置(1)包括一个安装在缝纫机(100)上的纱线张力机构(19)，和一螺线管(60)，该螺线管具有一连接到纱线张力机构(19)的可动部分，以便通过改变提供给所述螺线管的电流来改变施加给纱线的张力；其中所述螺线管的可动部分(61)的行程置于螺线管可动部分的特定的行程区段，其特征在于，在此特定的行程区段内，在提供给螺线管恒定的电流的情况下，相对于可动部分的行程的变化，所述螺线管可动部分的推力的变化是零。
2.根据权利要求1所述的纱线张力装置，其特征在于，在一恒定行程的情况下，当电流增加时推力的变化就增加，并且螺线管的可动部分的行程置于上述特定的行程区段，使纱线张力随电流的增加而增加。
3.根据权利要求1所述的纱线张力装置，其特征在于，上述缝纫机(100)是在电气控制下的一台锁眼机，所缝制的扣眼(90)由左/右侧Z字形部分(92，92)和上/下套结部分(93，93)组成，并且左/右侧部分是在将螺线管置于第一电流范围时缝制，而上/下套结部分则在第二电流范围时缝制，所述第一电流大于第二电流。
4.根据权利要求2所述的纱线张力装置，其特征在于，上述缝纫机(100)是一种锁眼机，所缝制的扣眼由左/右侧Z字形部分和上/下套结部分组成，并且左/右侧部分是在将螺线管置于第一电流范围时缝制，而上/下套结部分则在第二电流范围时缝制，所述第一电流大于第二电流。
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