TWI801995B - 縫紉機之壓腳裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種縫紉機之壓腳裝置，包括壓腳機構、彈力作用機構、致動機構及控制模組，壓腳機構包括壓腳桿及壓腳，彈力作用機構包括桿件、彈性元件及旋擺部件，致動機構包括致動器及輸出軸，輸出軸連接旋擺部件；控制模組電性連接致動機構，控制模組包括感測單元，感測單元是對應壓腳桿設置並用以感測壓腳桿的位移量變化；其中當布料變厚時壓腳桿將被向上推升，感測單元將壓腳桿變化的訊號饋給控制模組後，輸出軸將帶動彈力作用機構向上提升，從而使壓腳施加在布料的作用力保持恆定。藉此，可達成縫線之線距的前後一致性。

Description

縫紉機之壓腳裝置

本發明係有關一種縫紉機的技術，尤指一種縫紉機之壓腳裝置。

現有縫紉機之壓腳裝置，主要是藉由一彈簧的壓縮力作用，使得壓腳的底面緊緊地壓住布料於車縫平台的固定區域，此壓掣力作用於布料上時,主要是為了使布料被夾持於壓腳和車縫平台之間並形成一定程度的摩擦力。送布齒是一個藉由傳動機構使其產生一近似橢圓形軌跡之逆時針循環運動，其將使送布齒相對於車縫平台會產生往上抬起，並往左移動一個水平位移後，再往下沉於車縫平台並可重複循環，藉由上述送布齒以重覆性循環的運作，當送布齒的齒面高於車縫平台時，將抬起布料和壓腳，送布齒將取代車縫平台將布料夾持於壓腳之間，而後緊跟著送布齒會往左移動一個水平位移，此時因送布齒與布料之間的摩擦力大於布料與壓腳底面之間的摩擦力，故布料會跟著送布齒移動一個位移量，如此周而復始。

然而布料會因為機器持續運作而使布料跟隨著機器運轉頻率而產生向左步階運動之水平位移，但是此位移量不會完全與送布齒水平位移量一致，其會有一定比例的滑動率產生，此滑動率的大小取決於施加在壓腳桿上之作用力的大小，因為此作用力的大小會影響到布料和壓腳底面之間的摩擦力大小以及布料和送布齒之間的摩擦力大小，當布料與送布齒之間的摩擦力大於布料與壓腳底面之間的摩擦力之幅度越大則滑動率越小，布料水平位移量會越接近送布齒的水平位移量，反之亦然。

如上述，於現有實施案例中有一缺點，作用於壓腳底面上的作用力可以透過手動調節桿調節壓腳桿上的壓縮彈簧之壓縮量，來調節作用於壓腳的施力大小，然而在縫紉機之車縫過程中，布料的厚度可能隨機變化(如:過目或疊縫)，在實施案例中常有的狀況為布料的厚度可能增加2倍或4倍，當布料厚度增加，其因為壓腳必須往上抬起更高，以容納更厚的布料於壓腳和送布齒之間，因此可以理解壓腳的位置往上移後，將經由壓腳桿壓縮更多的彈簧壓縮量，其將造成施加於布料上的施力變大，此施力變大後，將造成壓腳與布料之間的摩擦力以及送布齒與布料之間的摩擦力改變，摩擦力改變後，將會改變滑動率，滑動率改變後，將會使得布料在布厚未變化時，其水平位移量與布料變厚時的水平位移量不一樣，如此將造成縫線之線距前後不一致，進而影響製成品的美觀性。

除上述問題外，壓腳裝置必須以一操作機構連動來操作壓腳的抬起，以解除壓掣布料之動作或放下施以壓掣布料之動作，以利於放置布料於車縫平台上或從車縫平台上取下布料，在現有的實施例中，主要包括扳動機構、轉軸及壓腳桿抬升機構，透過對扳動機構的施力帶動轉軸旋轉，並利用的轉軸的旋轉作動，進而帶動壓腳桿抬升機構將壓腳桿和壓腳一起被往上拉抬，以解除對布料壓掣力，當所施加的作用力解除時，則壓腳回復原本狀態。上述施加的作用力,其現有的操作方式可為人力、氣動力或電磁力操作，而無論是運用何種操作力，都是基於原始機械構造上加裝輔助或施力致動單元，其缺點為機構傳動鏈複雜且占空間、需成本高的施力致動單元、噪音大以及無法控制壓腳抬升位移量等問題。

有鑑於此，本發明人遂針對上述現有技術的缺失，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本發明人改良之目標。

本發明之一目的，在於提供一種縫紉機之壓腳裝置，其係可因應車縫過程中布料厚度的變化或各種不同厚度之布料，皆能夠達成縫線之線距的前後一致性。

為了達成上述之目的，本發明提供一種縫紉機之壓腳裝置，應用於一布料的車縫，所述縫紉機包括一機體，該壓腳裝置包括一壓腳機構、一彈力作用機構、一致動機構及一控制模組，該壓腳機構包括一壓腳桿及連接該壓腳桿的一壓腳，該壓腳桿穿接所述機體；該彈力作用機構包括一桿件、一彈性元件及一旋擺部件，該桿件係可移動性地連接該壓腳桿，該旋擺部件設置在該桿件上，該彈性元件則配置在該旋擺部件和該壓腳桿之間；該致動機構固定在所述機體，該致動機構包括一致動器及受該致動器驅動的一輸出軸，該輸出軸連接該旋擺部件；該控制模組電性連接該致動機構，該控制模組包括一感測單元，該感測單元係對應該壓腳桿設置並用以感測該壓腳桿的位移量變化；其中當所述布料變厚時該壓腳桿將被向上推升，該感測單元將該壓腳桿變化的訊號饋給該控制模組後，該輸出軸將帶動該彈力作用機構向上提升，從而使該壓腳施加在所述布料的作用力保持恆定。

本發明之另一目的，在於提供一種縫紉機之壓腳裝置，其係可因應特定車縫過程中需要變量控制壓腳抬升位移量。

本發明還具有以下功效，其可大幅度地省略手動扳轉等相關元件的材料成本、製作成本及組裝成本。其具有簡化機械構造、體積小巧和安裝容易等優點。

有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

請參閱圖1至圖5所示，本發明提供一種縫紉機之壓腳裝置，所述縫紉機8包括一機體80，機體80包括一底座81和結合在底座81上方的一機臂82，在機臂82和底座81內部分別設置有相互連接的各種傳動機構或裝置(圖未示出)，其中在底座81左側具有一車縫平台811及形成在車縫平台811的一針板812和一送布齒813。在機臂82左側則設置有一壓腳裝置1和針棒機構(圖未示出)等相關構件。

本實施例的壓腳裝置1主要包括一壓腳機構10、一彈力作用機構20、一致動機構30和一控制模組40。

壓腳機構10主要包括一壓腳桿11及一壓腳12，壓腳桿11是穿接前述機臂82，壓腳12則是固定在壓腳桿11露出機臂82的末端處，壓腳桿11受帶動時可以相對於機臂82作上下方向的移動，壓腳12則對應於前述針板812位置配設，並以與送布齒813配合運作。

彈力作用機構20主要包括一桿件21、一彈性元件22及一旋擺部件23，本實施例的桿件21為一中空套筒，但不以種型態作為限制，此桿件21是可移動性地套接在前述壓腳桿11的上部。旋擺部件23主要包括一柱體231及一連桿233，柱體231是穿接且固定在桿件21的上部，於柱體231側邊連接有一凸軸232，連桿233的一端設有一條形槽234，連桿233是透過條形槽234樞接凸軸232，藉以使凸軸232能夠在條形槽234內做樞轉和滑動。本實施例的彈性元件22為一壓縮彈簧，此彈性元件22是容置在前述桿件21的內部並且被彈性夾持在柱體231和壓腳桿11之間。又，旋擺部件23還包括一軸桿235，此軸桿235的一端是固定在柱體231內部，另一端則穿入壓腳桿11上部，藉以提昇桿件21和壓腳桿11滑移時的穩定效果。

進一步地，在桿件21的下部設有一扣槽211，以提供一扣環24扣固；壓腳桿11的上部設有一卡槽111，以提供一卡環13卡固，其中前述彈性元件22的二端分別抵貼在卡環13和柱體231的對應面上，卡環13形成在扣環24的上方，且彼此相互限制阻擋，藉以防止壓腳桿11從桿件21中脫離。

致動機構30固定在機臂82內部，且其主要包括一致動器31、一致動力傳輸組件32及一輸出軸33，本實施例的致動器31為一馬達，其是透過螺栓等鎖固元件固定在機臂82；本實施例的致動力傳輸組件32為一減速齒輪組，其是配置在致動器31和輸出軸33之間，致動器31是透過致動力傳輸組件32再將動力傳輸給輸出軸33，輸出軸33是固定在前述連桿233的另一端。

控制模組40包括一種或多種形式感測器，感測器的其中之一用途是對應壓腳桿11設置並用以感測壓腳桿11的位移量變化，感測器的另一用途是對應於彈力作用機構20設置並用以感測彈性元件22的壓縮量變化。藉由上述二個變化量訊號回饋給控制模組40後，控制模組40致能致動機構30實現二個動態控制，第一個動態控制目的為使壓腳12可以量程控制的方式實施上升與下降的動作；第二個動態控制目的為使彈力作用機構20的彈性元件22壓縮可被量程控制。有了上述二個動態控制之基礎，進而可實現多項電子化縫紉功能。例如，過厚壓腳微抬起控制、壓腳作用力恆定或可變控制、壓腳作用力數值化、壓腳位移量控制和數值化等。

本實施例的控制模組40電性連接致動機構30，且其主要包括一感測單元41、一控制單元42、一馬達驅動單元43、一主軸驅動單元44、一設定/操作單元45、一顯示單元46及其它相關部件，其中馬達驅動單元43與前述致動器31電性連接，主軸驅動單元44則電性連接控制單元42和縫紉機8的主軸馬達，設定/操作單元45和顯示單元46分別與控制單元42電性連接。

進一步地，本實施例的感測單元41主要包括一布料厚度感測器411和一彈簧壓縮量感測器412，其中布料厚度感測器411是用以感測壓腳桿11的移動量變化，彈簧壓縮量感測器412則用以感測彈性元件22的壓縮量變化。

進一步地，在前述壓腳桿11位於機臂82的內部連接有一布料厚度感測頭14，前述布料厚度感測器411是對應於布料厚度感測頭14配置，並固定在機臂82的內部，且電性連接前述控制單元42，藉以在壓腳桿11上下移動過程中，可透過布料厚度感測器411對布料厚度感測頭14的檢知而得。

進一步地，在前述桿件21的頂面設有一彈簧壓縮量感測頭25，前述彈簧壓縮量感測器412是對應於彈簧壓縮量感測頭25配置，並固定在機臂82的內部，且電性連接前述控制單元42，藉以透過彈簧壓縮量感測器412對桿件21的檢知而得。

請參閱圖4所示，本發明縫紉機之壓腳裝置還可以作為壓腳機構10的抬升，運作時當致動器31通電使得旋擺部件23產生逆時針轉動時，施加在桿件21上的垂直力會往上，因此桿件21會被往上拉起，並且在桿件21被往上拉起的同時，彈性元件22被壓縮的量會逐漸變小，直到桿件21的扣環24碰觸到壓腳桿11的卡環13，此時若持續讓桿件21被拉起，則壓腳桿11將連帶壓腳12被一起拉起。

請參閱圖6及圖7所示，本發明縫紉機之壓腳裝置是可以應用在一布料9、一厚布料9A和一疊縫上，在進行布料9的車縫時，可透過控制模組40先行設定彈性元件22的壓縮量，此壓縮量可被數值化為作用力的大小，控制模組40會驅動致動器31運轉，在致動器31通電後使得旋擺部件23產生順時針轉動，則施加於桿件21上的垂直力方向會往下，因此桿件21會被往下帶動並連同壓腳桿11及壓腳12往下移動，直到壓腳12碰觸到布料9，並透過布料厚度感測器411得知布料9厚度值，當碰觸到布料9的同時，若致動器31持續順時針轉動，則壓腳12開始壓掣布料9，並透過彈簧壓縮量感測器412得知目前壓縮量且比對，進而控制桿件21開始壓縮彈性元件22，以增加壓腳12對布料9所施加的作用力至所設定之目標壓縮量值。

承上，在進行厚布料9A車縫時，可透過控制模組40先行設定彈性元件22的壓縮量，在致動器31通電後，使得旋擺部件23產生逆時針轉動時，並透過彈簧壓縮量感測器412得知目前壓縮量且比對，進而控制施加在桿件21上的垂直力會往上，因此桿件21會被往上拉起一個位移量，並且在桿件21被往上拉起的同時，彈性元件22被壓縮的量會逐漸變小，以減掉因厚布料9A造成對彈性元件22的增加之壓縮量。

因此綜合上述圖6與圖7所示之實施案例說明，只要透過控制模組40先行設定彈性元件22的目標壓縮量，其結果為無論放置在車縫平台811上的布料厚度為多少，其彈性元件22的壓縮量皆會被保持在先行設定的目標量值。

又承上，若將上述圖6與圖7所示之實施案例說明聯結為一連續性操作工程，即是進行疊縫的過程，則透過布料厚度感測器411或/及彈簧壓縮量感測器412感測，在布料9穩定的朝著既定方向移動，當由布料9改變成厚布料9A的情況產生時，經由布料厚度感測器411或/及彈簧壓縮量感測器412將訊號饋給控制模組40，控制模組40會立刻送出修正訊號給馬達驅動單元43並驅使致動器31產生運轉，而將桿件21往上提起與布料厚度增加量一致，促使壓腳12施加在布料9上的作用力和施加在厚布料9A上的作用力保持恆定，如此將可避免縫線之線距因彈性元件22的壓縮量變化而改變。

綜上所述，本發明縫紉機之壓腳裝置，確可達到預期之使用目的，而解決習知之缺失，又因極具新穎性及進步性，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳查並賜准本案專利，以保障發明人之權利。

1:壓腳裝置 10:壓腳機構 11:壓腳桿 111:卡槽 12:壓腳 13:卡環 14:布料厚度感測頭 20:彈力作用機構 21:桿件 211:扣槽 22:彈性元件 23:旋擺部件 231:柱體 232:凸軸 233:連桿 234:條形槽 235:軸桿 24:扣環 25:彈簧壓縮量感測頭 30:致動機構 31:致動器 32:致動力傳輸組件 33:輸出軸 40:控制模組 41:感測單元 411:布料厚度感測器 412:彈簧壓縮量感測器 42:控制單元 43:馬達驅動單元 44:主軸驅動單元 45:設定/操作單元 46:顯示單元 8:縫紉機 80:機體 81:底座 811:車縫平台 812:針板 813:送布齒 82:機臂 9:布料 9A:厚布料

圖1 係本發明壓腳裝置結合於縫紉機組合外觀圖。

圖2 係本發明壓腳裝置結合於縫紉機局部放大圖。

圖3 係本發明之壓腳機構和彈力作用機構組合示意圖。

圖4 係本發明之壓腳機構被向上抬起後組合前視圖。

圖5 係本發明壓腳裝置方塊圖。

圖6 係本發明壓腳裝置應用於一般布料車縫前視圖。

圖7 係本發明壓腳裝置應用於厚布料車縫前視圖。

10:壓腳機構 11:壓腳桿 12:壓腳 14:布料厚度感測頭 30:致動機構 31:致動器 32:致動力傳輸組件 33:輸出軸 41:感測單元 411:布料厚度感測器 412:彈簧壓縮量感測器 81:底座 811:車縫平台 812:針板 813:送布齒 82:機臂

Claims (12)

1. 一種縫紉機之壓腳裝置，應用於一布料的車縫，所述縫紉機包括一機體，該壓腳裝置包括： 一壓腳機構，包括一壓腳桿及連接該壓腳桿的一壓腳，該壓腳桿穿接所述機體； 一彈力作用機構，包括一桿件、一彈性元件及一旋擺部件，該桿件係可移動性地連接該壓腳桿，該旋擺部件設置在該桿件上，該彈性元件則配置在該旋擺部件和該壓腳桿之間； 一致動機構，固定在所述機體，該致動機構包括一致動器及受該致動器驅動的一輸出軸，該輸出軸連接該旋擺部件；以及 一控制模組，電性連接該致動機構，該控制模組包括一感測單元，該感測單元係對應該壓腳桿設置並用以感測該壓腳桿的位移量變化； 其中當所述布料變厚時該壓腳桿將被向上推升，該感測單元將該壓腳桿變化的訊號饋給該控制模組後，該輸出軸將帶動該彈力作用機構向上提升，從而使該壓腳施加在所述布料的作用力保持恆定。
2. 如請求項1所述之縫紉機之壓腳裝置，其中該感測單元包括一布料厚度感測器，在該壓腳桿連接有一布料厚度感測頭，該布料厚度感測器係對應於該布料厚度感測頭配置和感測。
3. 如請求項1或2所述之縫紉機之壓腳裝置，其中該感測單元包括一彈簧壓縮量感測器，在該桿件設有一彈簧壓縮量感測頭，該彈簧壓縮量感測器係對應於該彈簧壓縮量感測頭配置和感測。
4. 如請求項1所述之縫紉機之壓腳裝置，其中該旋擺部件包括一柱體及一連桿，該柱體係穿接且固定在該桿件的上部，於該柱體連接有一凸軸，該連桿的二端分別樞接該凸軸和固定在該輸出軸。
5. 如請求項4所述之縫紉機之壓腳裝置，其中該桿件為一中空套筒，該中空套筒係可移動性地套接在該壓腳桿的上部。
6. 如請求項5所述之縫紉機之壓腳裝置，其中該彈性元件為一壓縮彈簧，該壓縮彈簧係容置在該中空套筒內部並且被彈性夾持在該柱體和該壓腳桿之間。
7. 如請求項5所述之縫紉機之壓腳裝置，其中在該中空套筒的下部設有一扣槽，以提供一扣環扣固，於該壓腳桿的上部設有一卡槽，以提供一卡環卡固，該卡環形成在該扣環的上方，且彼此相互限制阻擋。
8. 如請求項4所述之縫紉機之壓腳裝置，其中該連桿的一端設有一條形槽，該凸軸係穿設該條形槽且能夠在該條形槽內做樞轉和滑動。
9. 如請求項4所述之縫紉機之壓腳裝置，其中該旋擺部件還包括一軸桿，該軸桿的一端係固定在該柱體，另一端則穿入該壓腳桿內。
10. 如請求項1所述之縫紉機之壓腳裝置，其中該致動機構還包括一致動力傳輸組件，該致動力傳輸組件係配置在該致動器和該輸出軸之間，該致動器係透過該致動力傳輸組件再將動力傳輸給該輸出軸。
11. 如請求項10所述之縫紉機之壓腳裝置，其中該致動力傳輸組件為一減速齒輪組。
12. 如請求項1所述之縫紉機之壓腳裝置，其中該控制模組還包括一控制單元、一馬達驅動單元、一主軸驅動單元、一設定/操作單元及一顯示單元，該馬達驅動單元係與該致動器電性連接，該主軸驅動單元、該設定/操作單元和該顯示單元係分別與該控制單元電性連接。

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