專利名稱：用于在縫紉機(jī)上控制針運動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)針運動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一個輸送裝置進(jìn)給到下一個縫紉位置。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-橢圓的運動并且同時在進(jìn)給狀態(tài)期間穿過針腳板中的縫隙突出來并由此移動縫紉物。已知不同的方法用于在這種輸送過程中可以監(jiān)控縫紉物。因此例如可以設(shè)有傳感器，它們識別縫紉物的棱邊并且及時地中斷縫紉過程，目的是在縫紉物以外沒有接縫。
由DE 198 50 742已知一種具有一個照相機(jī)的裝置，它用于確定縫紉針在縫紉物上的兩個相鄰的刺入點的位置。一種類似裝置確定實際值與存儲的用于這個刺入點位置的理論值的偏差并這樣影響材料進(jìn)給，使得下面的刺入點盡可能少地偏離那些所期望的理論位置。
在縫紉時通常手動地、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。通常由操作人員手動或者通過一個壓腳啟動器控制用于針跡形成的針桿運動。操作人員必須使縫紉速度自動地適配于相應(yīng)的材料進(jìn)給速度，使得單個接縫相互間以均勻的間距實現(xiàn)。但是也已經(jīng)已知一種方法，按照該方法一個設(shè)置在縫紉物支承板下面的傳感器檢測在縫紉機(jī)或一個相對于縫紉機(jī)不運動的物體與直接頂靠在縫紉物支承板上或者夾緊在一個框架中的材料層之間的相對運動并且控制縫紉針的運動，使得單個接縫之間的間距盡可能恒定。
通?？p紉物包括多個相互頂靠的材料層和/或安置在材料層上的鑲嵌物。在移動一個這樣的由兩層或多層縫紉物組成的材料疊摞時單個層相對位置可能由于滑動而相互變化?；瑒拥某潭热Q于單個縫紉物層的特性，即取決于材料和其厚度。單個層的數(shù)量也同樣起到影響作用。
在從下面檢測材料或縫紉物進(jìn)給時只檢測最下面的縫紉物層的運動。在縫紉或縫制過程結(jié)束之后，是外表面的最上面的層可能由于滑動相對于由傳感器檢測的層移動。因此在最上面的、可見的縫紉層中單個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縫紉物運動的傳感器的最佳結(jié)構(gòu)。對于遠(yuǎn)離縫紉針的刺入位置的檢測位置可能產(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縫紉物的運動，則在這個部位不可能同時存在一個輸送器。
此外用于檢測縫紉物運動的常見視覺檢測裝置的景深是特別微小的。因此為了完好地檢測縫紉物設(shè)有機(jī)構(gòu)，通過它們使縫紉物可以保持在檢測裝置的有限的景深范圍以內(nèi)。
本發(fā)明的目的是，對于縫紉機(jī)實現(xiàn)一種用于控制針運動的方法和裝置，其中檢測頂靠在縫紉物支承板上的縫紉物與縫紉機(jī)之間的相對運動，并且根據(jù)這個相對運動控制縫紉針的運動。
這個目的通過權(quán)利要求1和9前序部分所述的裝置和方法、通過一個如權(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現(xiàn)。
通過按照本發(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對于縫紉和縫制過程質(zhì)量重要的縫紉物表面以及其運動或相對運動。其結(jié)果是，使相鄰接縫的間距或者說單個接縫與一個可選擇或可調(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。檢測縫紉物或者說一個任意的相對于縫紉物不運動的物體與縫紉機(jī)或一個任意的相對于縫紉機(jī)不運動的物體之間的相對運動包括通過可運動縫紉物和/或通過可運動的縫紉機(jī)的所有可能實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)方案。所述縫紉物可以繃緊在一個框架里面或者自由活動。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)方案中設(shè)有一個光學(xué)的檢測裝置，在該檢測裝置中檢測在縫紉針處的縫紉物表面的圖像段并且通過一個鏡組在一個圖像傳感器上成像。該檢測部位或者說所檢測的圖像段足夠地大，使得可以以高的相對速度或加速度多次在檢測部位內(nèi)部檢測縫紉物本身的單個結(jié)構(gòu)特征。該檢測裝置的光學(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)量無關(guān)地可靠檢測縫紉物的位置或運動。
在本發(fā)明的一種特別有利的結(jié)構(gòu)方案中將檢測裝置的至少一部分集成在一個針壓腳里面。通過這種方式可以靠近刺入位置地檢測縫紉物，由此可以使由于縫紉物的不同運動在刺入位置和檢測位置中產(chǎn)生的誤差最小。在縫紉時針壓腳分別在兩個接縫之間執(zhí)行跳躍運動。盡管檢測鏡組同樣執(zhí)行這個跳躍運動，但是保證可靠地識別縫紉物，因為鏡組的景深至少與跳躍運動的升程一樣大。此外在檢測部位設(shè)有縫紉物表面的照明機(jī)構(gòu)，其中光束以一個相對于縫紉物表面的優(yōu)選角度入射到這個縫紉物表面上。在此一方面保證使縫紉物表面對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動時使檢測部位足夠地照明。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一個棱鏡導(dǎo)引到縫紉物表面上并從那里通過相同的棱鏡傳導(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幾乎或完全沒有作為障礙地被覺察到。
下面借助于附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖中

圖1示出一個縫紉機(jī)的原理圖，它具有按照本發(fā)明的檢測裝置，圖2示出一個局部剖切的針壓腳，它具有集成的檢測裝置，圖3a示出圖2中完整針壓腳的透視圖，圖3b示出一個材料頂壓桿的下端，它具有一個用于連接圖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示出一個針壓腳在跳躍運動的最下端下降位置的側(cè)視圖，其中沒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，具有一個頂靠在針腳板上的厚的縫紉物疊摞，圖6一個局部剖切的側(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示出一個縫紉機(jī)1的原理圖，它具有一個用于根據(jù)在一個縫紉物支承板上或在底臂5上可移動地靠置的縫紉物的運動控制或調(diào)節(jié)針運動的裝置或者用于檢測在縫紉物3與縫紉機(jī)1之間的相對運動。該縫紉機(jī)1最好包括一個輸送裝置7，例如一個常見的具有橫梁式撥桿(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)行一種長橢圓的圓運動并且同時周期地穿過一個針腳板9中的縫隙。這樣調(diào)節(jié)或調(diào)整輸送裝置7或者可以使其無效，使得在通過手動進(jìn)給縫紉或縫制時不產(chǎn)生自動的材料進(jìn)給。也可以選擇使縫紉機(jī)1不包括用于自動材料進(jìn)給的輸送裝置7。
所述縫紉機(jī)1還包括一個基座11，它支承一個上臂13，該上臂具有一個縫紉機(jī)頭或一個機(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的底面上一個用于固定一個縫紉針19的針桿17和一個用于固定一個針壓腳23的材料頂壓桿21從機(jī)頭部件15中伸出來。為了控制縫紉機(jī)1設(shè)有一個縫紉機(jī)控制器25。一個與縫紉機(jī)控制器25作用連接的檢測裝置27這樣構(gòu)成并設(shè)置在縫紉機(jī)1上，使得它可以檢測頂靠在縫紉物支承板上的縫紉物3相對于縫紉機(jī)1的相對運動以及面對縫紉針19的縫紉物表面相對于縫紉機(jī)1的相對運動。當(dāng)然在這里所述的縫紉機(jī)1也包括例如一個縫紉臺或一個用于縫紉機(jī)1的固定裝置，它們相對于縫紉機(jī)1是不運動的。在圖1中通過一個虛線L0簡示出檢測裝置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裝置27與控制器25、以及檢測裝置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/或一個例如以藍(lán)牙技術(shù)為基礎(chǔ)的無線連接。此外所述光學(xué)元件可以是透鏡、反射鏡、光導(dǎo)體和在檢測裝置27與縫紉機(jī)控制器25之間作用連接的類似組成部分。所述檢測裝置27這樣設(shè)置在針腳板9上部，使得它可以檢測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運動。為此該檢測裝置27最好包括一個照相機(jī)或一個圖像傳感器29(圖2)。這個圖像傳感器29以快速掃描(例如以約1500Hz的重復(fù)頻率)檢測位于傳感器檢測部位的縫紉物表面局部的兩維圖像。通過一個圖像傳感器29可以達(dá)到一個良好的效果，如同例如對于光學(xué)計算機(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移動時一個集成在圖像傳感器29中或者后接在這個圖象傳感器上的圖像處理電路、例如借助于所檢測的圖像段的結(jié)構(gòu)特征的位置變化檢測關(guān)于縫紉物3的位置變化以及移動的方向和/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的檢測區(qū)可以根據(jù)檢測裝置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。該檢測區(qū)例如可以是橢圓形的或圓形的并且例如包括一個約50mm2或約100mm2的面積。該檢測區(qū)最好靠近縫紉針19的刺入位置。一個圓形檢測區(qū)的中心可以位于例如離開縫紉針19的刺入位置約5mm或10mm或15mm。由此使所檢測的運動信息與縫紉物3的相對運動的實際值偏差對于縫紉針19的刺入位置最小。尤其是使圍繞一個穿過縫紉針19延伸的旋轉(zhuǎn)軸線(未示出的)旋轉(zhuǎn)運動的影響最小。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)成檢測裝置27，使得縫紉物3的檢測盡可能與縫紉物3的厚度無關(guān)。尤其是可以對于圖像傳感器29附設(shè)一個具有光學(xué)元件、如透鏡和光闌的成像鏡組，它們對于要被成像的縫紉物3起到一個相當(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動的第一裝置，其中將檢測裝置27完全或局部地集成到針壓腳23里面或者固定在這個針壓腳上。圖2示出一個這樣的針壓腳23的第一實施例，其中局部地剖切這個針壓腳。該針壓腳23包括一個頸部31，它具有一個設(shè)置在上部的圓形開孔33用于使針壓腳23固定在一個材料頂壓桿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，這些接觸元件與一個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。這個電連接是縫紉機(jī)控制器25與檢測裝置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)有一個或多個螺旋彈簧45，它使中間體43頂壓一個或多個在頸部31上構(gòu)成的或者在一個與這個頸部連接的部件、例如一個導(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)生一個反作用力時，使中間體43反作用于螺旋彈簧45的作用力移動。在此該中間體通過導(dǎo)向桿46或其它導(dǎo)向元件導(dǎo)引。在中間體43的下端上一個簡稱為底板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。所述檢測裝置27在圖2中所示的實施例中包括CCD或CMOS圖像傳感器29、一個設(shè)置在該圖象傳感器前面的傳感器鏡組或者一個光學(xué)成像系統(tǒng)，它具有一個光闌49、一個透鏡51和一個局部反射的棱鏡53。此外該檢測裝置27包括一個光源55，例如一個LED，用于照明在圖像傳感器29檢測區(qū)中的縫紉物3。LED、圖像傳感器29和一個后接在圖像傳感器29上的或者集成在這個圖像傳感器中的計算電子器件57設(shè)置在一個公共的檢測印刷板59上，它電的例如通過一個柔性印刷板61或一個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中剖開的針壓腳23。該傳感器鏡組在圖像傳感器29上成像一個足夠大的縫紉物表面截段，由此可以自動地檢測縫紉物3例如在0.2m/s至0.6m/s范圍中的相對較快的速度和例如5m/s2的相對較高的加速度。
為了更好地理解通過一個虛線L1表示由LED發(fā)出的光線的光路。從LED發(fā)出的光線通過一個凸透鏡63，它可以是棱鏡53的組成部分。光線L1穿過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的下支承面向上錯開地構(gòu)成。所述光線L1以第二角度α2相對于出射面53a從棱鏡發(fā)出并以這個第二角度α2照射在縫紉物3上，在那里光線被縫紉物3部分地反射。因為棱鏡53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的距離增加時在一定的范圍以內(nèi)總是保證對出射面53a下面的檢測區(qū)的足夠照明。
在圖4中通過虛線L2簡示出在一個位于出射面53a下面的縫紉物3表面截段(檢測區(qū))在圖像傳感器29上成像時的光路。該光路從縫紉物3開始以一個約90°的第三角度α3穿過出射面53a延伸，該出射面在這種情況下也是一個入射面。棱鏡53的一個鏡化處理的反射面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穿過傳感器鏡組。對于在上面描述的檢測裝置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印刷板59上。所述檢測裝置27可以成本經(jīng)濟(jì)地預(yù)加工并且無需調(diào)整地方便地例如通過卡接或螺栓連接與針壓腳23連接。該檢測區(qū)可以靠近縫紉針19的刺入位置設(shè)置，使得實際的材料或縫紉物直接在刺入位置的相對運動與所檢測的材料相對運動的偏差最小。在此尤其是使縫紉物3圍繞一個(未示出的)穿過刺入位置延伸的旋轉(zhuǎn)軸線的干擾的旋轉(zhuǎn)運動的影響最小。所述棱鏡53的出射面53a也是用于使檢測區(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在縫紉或縫制時幾乎沒有阻礙。所述檢測裝置27可以非?？拷卦诳p紉物3旁邊導(dǎo)引。由此使外來物進(jìn)入檢測區(qū)和影響檢測結(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檢測裝置，使得可以實現(xiàn)一個與常見的光學(xué)鼠標(biāo)一樣大的景深。這一點是必須的，因為在縫制時材料頂壓桿21通過針壓腳23以形成刺入的節(jié)奏執(zhí)行一個例如2.2mm或2.5mm行程H1的跳躍運動。通常在底板47與針腳板9頂面之間的距離H0在行程運動的最深位置露出針腳板9時約為0.5mm。因此在針壓腳23的跳躍運動時用完滿行程H1。當(dāng)針壓腳23的底板47在下降時位于縫紉物3上時，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)行滿行程運動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的作用力相對于頸部31以數(shù)值H4＝H2-H0移動。縫紉底板47在縫紉物3上的跳躍幅度為H3＝H1+H0-H2。這個情況通過圖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的最大可能實現(xiàn)的行程運動H1，該景深在其內(nèi)部區(qū)域盡管由于檢測裝置27的跳躍運動也能夠在圖像傳感器29上實現(xiàn)可靠或清晰的成像。也可以選擇使檢測裝置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上或者一個任意設(shè)置在針腳板9上部的縫紉機(jī)部件上，使得檢測裝置以輕微的壓力頂壓在縫紉物3上(未示出)。但是這一點存在可能妨礙縫紉物3移動的缺陷。
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裝置27的一部分集成在針壓腳23里面或者與這個針壓腳連接，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之間的電連接通過使用插塞連接的纜線65、例如一個多極插塞67和一個互補(bǔ)的插座(未示出)實現(xiàn)。當(dāng)然在檢測裝置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/或在這個材料頂壓桿上構(gòu)成。所述檢測裝置27在針壓腳23中的供電可以通過蓄電池或電池或者也可以選擇通過感應(yīng)的傳遞能量實現(xiàn)(未示出)。
在檢測裝置27與縫紉機(jī)控制器25之間的信號和信息傳遞也可以通過光學(xué)的發(fā)射器和接收器實現(xiàn)或者通過無線傳遞例如通過藍(lán)牙技術(shù)實現(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，它們在縫紉物表面上的刺入位置上投射一個光點或者一個有限的光斑。在此可以設(shè)有例如電子變化的光闌或者可活動的機(jī)械元件，它們補(bǔ)償由于針壓腳23的跳躍運動而在縫紉物上產(chǎn)生的光點與理論位置的偏差。
下面根據(jù)縫紉物的相對運動描述按照本發(fā)明的用于控制縫紉針19的上升-下降運動的方法。
通過一個用戶接口所述縫紉機(jī)控制器25設(shè)定所期望的針隙長度、即兩個相互銜接的接縫的間距。在例如通過由縫紉機(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動的裝置以后，計算電子器件57使反映縫紉物3位置的坐標(biāo)x和y置于一個基準(zhǔn)值，例如(x，y)＝(0，0)。接著由檢測裝置27檢測縫紉物3的相對位置變化或運動。該檢測裝置27為此計算由圖像傳感器29提供的例如每秒1500個圖像的高時鐘頻率信息并且例如對于相互銜接的圖像檢測位置坐標(biāo)x和y的相對變化并使位置坐標(biāo)對應(yīng)于縫紉物3的實際位置。也可以選擇或附加地檢測其它參數(shù)，例如對于縫紉物3的旋轉(zhuǎn)運動檢測旋轉(zhuǎn)點和/或旋轉(zhuǎn)角和/或旋轉(zhuǎn)半徑。尤其是可以這樣構(gòu)成計算電子器件57，使得濾出圍繞一個穿過縫紉針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)運動或者濾出一種這樣的旋轉(zhuǎn)運動在縫紉物3的相對運動上的分量并且不考慮用于下面的刺入位置計算。當(dāng)然可以設(shè)有其它的檢測裝置27，通過它們可以檢測在不同位置上的縫紉物運動。只要縫紉物3的實際位置與基準(zhǔn)值(0，0)之間的距離對應(yīng)于所調(diào)節(jié)的針隙長度，檢測裝置27就對縫紉機(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之間的時間時的相對進(jìn)給。同時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)行單個接縫使驅(qū)動縫紉針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，由此在縫紉物3中以一個盡可能短的縫紉針19停留時間實現(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)例如通過壓腳啟動器激活，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可以通過一個(未示出的)接合裝置與主驅(qū)動裝置去耦聯(lián)并且例如與主驅(qū)動裝置去耦聯(lián)地定位在上部的原始位置。如果縫紉物進(jìn)給對應(yīng)于給定的針隙長度，則使針桿為了執(zhí)行一次接縫暫時與主驅(qū)動裝置耦聯(lián)并接著再去耦聯(lián)。這種運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開始運動的時候，并且防止頻繁地在針桿運動的滿驅(qū)動功率或者說滿加速度與滿制動之間變換。
兩種上述運行方式可以防止縫紉針19在針跡形成時由于縫紉物運動而偏向。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)給速度計算電子器件57計算縫紉針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。通過這種方式使縫紉機(jī)控制器25不承擔(dān)不必要的計算費用。此外為了計算這些理論值可以使用一個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)給時縫紉針19在單個接縫之間不再完全制動，而是執(zhí)行一個連續(xù)的運動過程。在此保證縫紉針19在縫紉物3中的停留時間足夠地小，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的測量參數(shù)的處理。因此計算電子器件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包括計算電子器件57。
在一個(未示出的)存儲器中可以給定一個或多個比較值。如果縫紉針驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速或者一個相應(yīng)的測量參數(shù)超過或低于這樣的比較值，可以起到在上述不同的運行模式之間變換的作用。當(dāng)然在此可以規(guī)定一個與方向相關(guān)的滯后，由此在各個運行模式之間不可能產(chǎn)生不確定的變換。
當(dāng)然上述檢測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。
替代地或附加地對于檢測裝置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器連接盒(未示出的)插塞連接。尤其是可以使縫紉機(jī)1沒有附加措施地配備或再配備按照本發(fā)明的針壓腳23。對于這些針壓腳23所述檢測裝置27的計算電子器件57包括一個控制電路，它可以模擬一個壓腳啟動器的作用。在一種特別有利的變型方案中設(shè)有一個適配器(未示出)，它可以直接插進(jìn)用于壓腳啟動器的插座里面以及各一個使壓腳啟動器和連接插頭67與針壓腳23連接的接合器中。該適配器包括用于根據(jù)計算電子器件57的信號和壓腳啟動器的動作影響縫紉針運動的模擬電路。該壓腳啟動器作為用于使縫紉機(jī)1運行的可靠性開關(guān)或主開關(guān)。只有在操縱壓腳啟動器時能夠激活針驅(qū)動裝置。對于常見的縫紉機(jī)1所述縫紉機(jī)控制器25出于安全的原因是反應(yīng)惰性的或者說通過延遲反應(yīng)到壓腳啟動器的調(diào)節(jié)參數(shù)。該縫紉機(jī)控制器25可以通過硬件的變化、例如通過適配低通濾波器和/或通過適配計算軟件來適配，使得當(dāng)檢測裝置27通過壓腳啟動器的連接位置與縫紉機(jī)控制器25作用連接的時候，控制器可以無延遲地影響到縫紉針驅(qū)動裝置。因此與縫紉物運動相關(guān)的針運動的無延遲影響能夠與此無關(guān)地實現(xiàn)，不論檢測裝置27與縫紉機(jī)控制器25之間的作用連接是否通過直接的電連接、通過無導(dǎo)線的光連接或無線連接或者通過壓腳啟動器接頭實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.用于在縫紉機(jī)(1)上控制針運動的方法，其中設(shè)有一個檢測裝置(27)用于檢測頂靠在縫紉物支承板上的縫紉物(3)與縫紉機(jī)(1)的相對運動，并且其中根據(jù)這個檢測裝置(27)的信號控制針運動，其特征在于，所述檢測裝置(27)檢測面對縫紉針(19)的縫紉物表面的運動。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述檢測裝置(27)檢測在縫紉針(19)刺入位置處的縫紉物表面的運動。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，可由檢測裝置(27)檢測的縫紉物表面部分通過光學(xué)元件(49，51，53，63)在一個圖像傳感器(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動的控制參數(shù)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，從一個光源(55)發(fā)出的光通過光學(xué)元件(53，63)傳導(dǎo)到縫紉物表面上，使得可以由檢測裝置(27)對比度大地檢測所述縫紉物表面的表面結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)所檢測的縫紉物運動控制針運動，使得在相鄰接縫之間的間距對應(yīng)于一個給定值。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述檢測裝置(27)與一個縫紉機(jī)控制器(25)聯(lián)通并且該縫紉機(jī)控制器(25)傳遞用于控制針運動的理論參數(shù)。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，所述縫紉針(19)的運動可以附加地通過一個壓腳啟動器或者一個可以連接到縫紉機(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中任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)檢測裝置(27)的信號無延遲地實現(xiàn)針運動的控制。
9.用于在縫紉機(jī)(1)上控制針運動的裝置，其中設(shè)有一個檢測裝置(27)用于檢測頂靠在一個縫紉物支承板上的縫紉物(3)與縫紉機(jī)(1)的相對運動，并且其中根據(jù)這個檢測裝置(27)的信號控制針運動，其特征在于，所述檢測裝置(27)以這種方式構(gòu)成，使得可以檢測面對縫紉針(19)的縫紉物表面的運動。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述檢測裝置(27)的至少一部分以這種方式構(gòu)成，使得垂直運動能夠適配于縫紉物(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，所述檢測裝置(27)全部或部分地集成到一個針壓腳(23)里面。
12.如權(quán)利要求9至11中任一項所述的裝置，其特征在于，所述檢測裝置(27)包括一個圖像傳感器(29)和一個成像鏡組，其中一個位于檢測裝置(27)的檢測范圍中的縫紉物表面截段通過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中任一項所述方法的針壓腳(23)，其特征在于用于局部地檢測和/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)或者與一個可以連接到用于壓腳啟動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.用于連接一個如權(quán)利要求12或13中任一項所述的針壓腳(23)的適配器，其特征在于，設(shè)有用于連接到縫紉機(jī)(1)的一個壓腳啟動器接口上的機(jī)構(gòu)并且設(shè)有用于連接壓腳啟動器的機(jī)構(gòu)。
全文摘要
用于在縫紉機(jī)(1)上控制針運動的方法和裝置以一個檢測裝置(27)為基礎(chǔ)，它檢測可以手動移動的縫紉物(3)的可見表面的運動。該縫紉機(jī)(1)的針跡形成通過所檢測的縫紉物(3)的位置變化與一個給定的針隙長度相結(jié)合進(jìn)行控制。該檢測裝置(27)可以完全或部分地集成到一個針壓腳(23)里面。
文檔編號D05B19/16GK1894458SQ200480037395
公開日2007年1月10日 申請日期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 申請人:弗里茨·格高夫股份公司伯爾尼納一縫紉機(jī)廠