專利名稱：縫紉機的工件壓緊設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種工件壓緊設備，該設備采用一個螺線管，以便在上下方向上移動一臺縫紉機的工件壓緊元件，從而壓緊一個工件如一塊布或一件皮革。
縫紉機采用一個螺線管來上下移動一個工件壓緊元件這已是一個公知的事實。然而，在該縫紉機中，如果該工件壓緊元件快速地向下移動，該壓緊元件會與工件支承元件，如縫紉機的針板或針床的上表面碰撞。因此，壓緊元件、支承元件或工件會被損壞、或者在碰撞中會產生一個很大的聲響或噪聲。
在上述背景下，公開號為3(1991)-28975的日本公開專利申請揭示了一種工件壓緊裝置，該裝置使工件壓緊元件在向下運動的途中減速。該工件壓緊裝置向下推動工件壓緊元件，其方法是首先將一個螺線管斷電一段預定的時間，以便使壓緊元件在該時間段中迅速向下移動，隨后以一個預定的通、斷電比率反復地將螺線管通電和斷電，以便使壓緊元件慢慢地向下移動。
然而，以上所示的工件壓緊裝置遭遇到了這樣的問題，即具有相同結構的同樣的工件壓緊裝置或機構由于其中或其間的各種差異，可能會以不同的速度向下移動各自的工件壓緊元件。這些差異來自于如由于螺線管的發熱而導致其阻值的變化、或者每個螺線管的驅動電源的電壓的變化、或者由于裝配誤差或長期的磨損而導致的各運動元件的摩擦阻力的變化。因此，已有技術的工件壓緊裝置可能無法在壓緊裝置以一個預定的持續時間向下移動壓緊元件之后，在相對于工件支承元件或工件的適當位置上將向下運動的工件壓緊元件減速。在有些情況下，還會產生很大的沖擊噪音。另一方面，如果為了彌補各個壓緊裝置或機構的差異，而使相同的壓緊裝置在一個縮短了的持續時間之后能對各自的向下運動減速，則壓緊元件就會在較長的持續時間段內緩慢地向下移動。從而，作業的效率就降低了。
因此，本發明的一個目的是提供一種工件壓緊設備，該壓緊設備在一個預定的位置對一臺縫紉機的工件壓緊元件的向下運動進行減速，從而有效地防止了壓緊元件碰撞工件支承元件，如針板。
作為本發明，上述目的已經達到，本發明提供了一臺設備，該設備用來相對于工件支承元件移動一臺縫紉機的工件壓緊元件，以便壓緊在工件支承元件上的工件，該設備包括一個可產生偏移力，以便對著工件支承元件沿向下方向移動工件壓緊元件的偏移裝置、一個抵抗該偏移力沿背離該工件支承元件的向上方向上移動工件壓緊元件的螺線管、一個控制該螺線管通電以便使工件壓緊元件上下移動的控制裝置、一個提供一個表明工件壓緊元件在向下的方向被移到了相對于工件支承元件的預定的減速位置的探測信號的探測器，該控制裝置接收來自該探測器的探測信號，而且該控制裝置對螺線管進行控制，使得在工件壓緊元件向下的運動過程中當該控制裝置接收到該探測信號時，該螺線管可以減低工件壓緊元件向下運動的速度。
在以上所述結構的工件壓緊設備中，當工件壓緊元件向下移動到減速位置時，探測器產生一個表明該事實的探測信號，當控制裝置接收到來自該探測器的探測信號時，該控制裝置控制螺線管將工件壓緊元件的向下運動減速。這樣，在本設備中，開始進行減速操作的減速位置不變。因此，本設備擺脫了這樣的問題，即在壓緊元件向下移動適當的量之前，壓緊元件的向下運動就被減速，也擺脫了這樣的問題，即在壓緊元件向下移動太多之后，壓緊元件的向下運動才被減速。因此，即使同一工件壓緊設備可能因為各個設備的不同或長期磨損而以不同的速度移動各個工件壓緊元件，該壓緊設備都擺脫了發生碰撞或操作效率不佳的問題。
作為本發明的一個較佳的特點，該控制裝置包括一個斷電裝置，該斷電裝置可將螺線管斷電，從而借助于偏移裝置的偏移力使工件壓緊元件向下移動。在此情況下，工件壓緊元件可以快速向下移動。如果壓緊元件的向下運動的速度太快，可在螺線管中加一個小電流以便控制該向下速度的增加。然而，在后一種情況下，壓緊元件的向下運動的操作效率被降低了。因此，在以下情況下操作效率是最大的在壓緊元件盡可能快地向下移動之后，該壓緊元件可被有效地減速而防止碰撞。
作為本發明的另一個特點，該控制裝置包括一個開關裝置，該開關裝置在控制裝置接收到探測信號時將螺線管通電，隨后又將螺線管斷電，并以預定的時間間隔反復對螺線管進行通電和斷電。在這種情況下，流過螺線管的電流根據通電(ON)時間和斷電(OFF)時間的比率而變化。這樣，向上移動工件壓緊元件的力，就可以通過調整該比率而得以控制。因此，如果螺線管被以一個適當的時間比率通電和斷電來抵銷向下移動壓緊元件的偏移力，該壓緊元件就能緩慢地向下移動，從而使該壓緊元件不會與工件支承元件相碰撞。
作為本發明的另一個特點，該開關裝置包括通電改變裝置，該通電改變裝置用來在控制裝置剛剛接收到探測信號之后的至少一段時間內以第一通電時間對螺線管通電，并在控制裝置剛剛接收到探測信號后的至少一段時間之后的至少一段時間中以短于第一通電時間的第二通電時間對螺線管通電。在這種情況下，通電時間對斷電時間的占空率可逐漸地減小。總之，螺線管被通電和斷電，這樣，通過螺線管的電流便逐漸地減小，雖然它可立即增加。
作為本發明的另一個特點，通電改變裝置包括用來在控制裝置剛剛接收到探測信號之后的至少一段時間中以預定的第一通電時間對螺線管通電，并在該至少一段時間之后的每一段時間以預定的第二通電時間對螺線管通電的裝置，該第一通電時間比第二通電時間長。當其向下的運動被控制裝置減速時，工件壓緊元件可能在向下的方向上具有相當大的慣性。如果壓緊元件的向下的運動被相當大的占空率即通電時間與斷電時間的比率所控制，壓緊元件的向下的運動就能被有效地減速，但該壓緊元件在接觸到支承元件之后可能在工件支承元件上產生＂反沖＂。另一方面，如果該占空率相當的小，壓緊元件的向下的運動可能不會被有效地減速而且該壓緊元件可能會與支承元件碰撞。然而，在本發明的較優實施例中，在控制裝置剛剛接收到探測信號之后的一段或多段時間或循環中以較長的第一通電時間對螺線管通電，第一通電時間比第二通電時間長，并有足夠的長度來抵消或消除壓緊元件的向下方向的慣性。這樣，壓緊元件的向下運動通過例如僅僅對螺線管的第一次通電而被有效地減速，然后通過在每一個隨后的時間段或循環中以適當短的第二通電時間對螺線管通電，從而使壓緊元件以減慢的速度向下移動。因此，本實施例的工件壓緊設備擺脫了上述的問題，即壓緊元件會在它與支承元件接觸之后會在工件支承元件上反沖而且該壓緊元件會與支承元件碰撞的問題。因此，所確定的減速位置可能是一個盡可能低的，即盡可能地接近支承元件的位置。另外，偏移裝置的偏移力被選得盡可能的大，從而使壓緊元件的向下運動的效率被大大地改善了。
作為本發明的另一個特點，其控制裝置包括一個驅動螺線管的螺線管驅動電路，該驅動電路包括與螺線管相連的一個電源和一個開關裝置，開關裝置包括開關元件。
作為本發明的另一個特點，其控制裝置包括一個驅動螺線管的螺線管驅動電路，該驅動電路包括一個電源、一個第一端與地相連而第二端與螺線管相連的第一開關元件、一個第一端與所說電源相連而第二端與螺線管相連的第二開關元件、一個第一端與第一開關元件的第一端相連而第二端與第二開關元件的第二端相連的第一整流元件、和一個第一端與第二開關元件的第一端相連而第二端與第一開關元件的第二端相連的第二整流元件。
作為本發明的另一個特點，該控制裝置包括通過將第一和第二開關元件置于斷電狀態而將螺線管斷電的裝置，和在控制裝置接收到探測信號時，通過將第一和第二開關元件以一個預定的通電時間置于通電狀態，隨后將第一和第二開關元件中的一個置于斷電狀態而將另一個開關元件保持在通電狀態，從而對螺線管通電的裝置。這樣，工件壓緊元件的向下運動被制動且其速度被降低。
作為本發明的另一個特點，其探測器包括一個可動元件，該可動元件在工件壓緊元件沿向下的方向運動時與該工件壓緊元件一起運動，該探測器還包括一個非接觸的開關，該開關在不與可動元件接觸的情況下識別可動元件是否移到了與減速位置相應的預定的開關位置。在這種情況下，可動元件可以包括一個光閘元件，當壓緊元件向下運動時該光閘元件與工件壓緊元件一起運動，而該非接觸開關包括一個光斷路器，該光斷路器包括一個發射光線的光發射器，和一個接收來自光發射器的光線的光接收器，其中當光閘元件移動到預定的與減速位置相應的開關位置時，該光閘元件中斷了由光發射器到光接收器的光線，這樣光斷路器便產生探測信號。該光斷路器可以以很低的價格得到。
作為本發明的另一個特點，該探測器包括一個可動元件，該可動元件在壓緊元件向下移動時可與工件壓緊元件一起運動，該探測器還包括一個接觸開關，該接觸開關通過與可動元件的機械接觸而識別該可動元件是否移到了與減速位置相對應的預定的開關位置。該接觸開關可以是一個限位開關。
作為本發明的另一個特點，該工件壓緊設備還包括一個杠桿元件和一個軸線元件，該杠桿元件可繞該軸線元件轉動，該工件壓緊元件被杠桿元件支承。
作為本發明的另一個特點，偏移裝置包括一個與杠桿元件相連的螺旋形彈簧。
作為本發明的另一個特點，該杠桿元件包括兩個位于軸線元件兩側的杠桿部分，而工件壓緊元件被杠桿元件的兩個杠桿部分中的一個部分所支承，其中螺旋形彈簧包括一個與杠桿元件的另一個杠桿部分相連的壓縮螺旋形彈簧。
作為本發明的另一個特點，該螺旋形彈簧包括一個與杠桿元件相連的拉力螺旋形彈簧，其連接的位置處于軸線元件所在的位置與工件壓緊元件被杠桿元件所支承的位置之間的中間位置。
作為本發明的另一個特點，該工件壓緊設備還包括一個連接杠桿元件和螺線管的連桿機構，該連桿機構包括一個方向改變機構，該方向改變機構包括一個可繞一個固定轉軸轉動的第一連桿元件、一個與第一連桿元件相連從而能繞一個離開該固定轉軸的第一移動轉軸而相對于該第一連桿元件轉動的第二連桿元件、一個至少與第一和第二連桿元件中的一個相連從而能繞一個第二移動轉軸而相對于至少第一和第二連桿元件中的一個轉動的第三連桿元件，該第二連桿元件可轉動地連接在杠桿元件上，第一和第二連桿元件相互連接，并形成一個鈍角，在該鈍角內第三連桿元件沿一個基本上與一條直線垂直的方向延伸，該直線將固定轉軸和第二連桿元件的與杠桿元件旋轉相連的那個端頭連接在一起，其中，該螺線管包括一個線圈和一個當該線圈被控制裝置通電時可電磁驅動地相對于該線圈移動的活塞，該第三連桿元件可轉動地與該活塞相連。在此情況下，第一和第二移動轉軸可能相互重合。
作為本發明的另一個特點，該連桿機構還包括一個導向元件和一個第四連桿元件，該第四連桿元件在其一個相對的端頭與第二連桿元件可轉動地相連，并在其另一個相對的端頭與杠桿元件相連，并通過導向元件被導向而與第二連桿元件一起移動。在此情況下，可在第四連桿元件和杠桿機構之間提供一個第五連桿元件。
作為本發明的另一個特點，該探測器包括一個當該工件壓緊元件向下移動時與第一、第二、第三、和第四連桿元件一起移動的可動元件、和一個識別可動元件是否移到了與減速位置相對應的預定的開關位置的開關。
作為本發明的另一個特點，其工件壓緊設備還包括一個連接杠桿元件和螺線管的連桿機構，該連桿機構包括一個曲柄杠桿機構，該曲柄杠桿機構包括一個可繞一個固定轉軸轉動的第一連桿元件、一個與第一連桿元件相連從而能繞一個離開該固定轉軸的第一移動轉軸而相對于該第一連桿元件轉動的第二連桿元件、一個至少與第一和第二連桿元件中的一個連桿元件相連從而能繞一個第二移動轉軸而相對于至少第一和第二連桿元件中的一個連桿元件轉動的第三連桿元件，該第二連桿元件可轉動地連接在杠桿元件上，第一和第二連桿元件相互連接并包含一個當螺線管通電時其角度變小的鈍角，第三連桿元件在一個基本上與一條直線垂直的方向上延伸，該直線連接固定轉軸和第二連桿元件的與杠桿元件相連的一個端頭，其中該螺線管包括一個線圈和一個當該線圈被所說控制裝置通電時可電磁驅動地相對于該線圈移動的活塞，該第三連桿元件可轉動地與該活塞相連。在此情況下，相當小的電磁力就能夠移動該活塞，從而抵抗偏移裝置所產生的偏移力而向上移動工件壓緊元件。
作為本發明的另一個特點，工件壓緊設備還包括一個輸入裝置，該輸入裝置可以輸入一個命令以便向下移動工件壓緊元件。
本發明的上述的和其他的目的、特點和優點將通過參考附圖來閱讀以下對本發明的優選實施例的詳細描述而得以更好地理解，其中
圖1是一個包括應用本發明的工件壓緊元件的縫紉機的示意圖；圖2是一個圖1的工件壓緊設備的電氣配置的方框圖；圖3是一個圖2的工件壓緊設備的螺線管驅動電路的簡圖；圖4是一個控制程序的程序方框圖，工件壓緊元件的上下運動由該控制程序控制；圖5是一個分別代表圖3的螺線管驅動電路中的螺線管兩端的驅動電流和電位差的變化的時間表；圖6是一個作為本發明的第二實施例的另一個工件壓緊設備的另一個螺線管驅動電路的簡圖；和圖7是一個相當于圖1的示意圖，它顯示了作為本發明的第三實施例的包括另一種工件壓緊設備的另一臺縫紉機。
參考圖1，在此顯示了包括應用本發明的工件壓緊設的一臺縫紉機。
在圖1中，參考數字2表示兩個用于壓緊一個或多個工件，如一塊纖維織物或一件皮革的工件壓緊元件(僅顯示一個)。該兩個壓緊元件2可以由一個單一的壓緊元件代替。該兩個壓緊元件2分別被兩個杠桿元件13(僅顯示一個)的各自的左杠桿部分13a的端頭(即左端)所支承，該兩個杠桿元件13可繞一個固定軸元件11轉動。每個壓緊元件2在其上端部都有一個插孔，相應的杠桿元件13的左杠桿部分13a的一端插入該孔。而每個壓緊元件2的上端部被配置在一個導向元件14中的兩條導向槽中的相應的一條導向槽所導向，而該導向元件被支承在導向元件支承元件16的左端。每個壓緊元件2被固定在相應的導向槽中而相應的杠桿元件13的左端插入每個壓緊元件2的插孔之中，在此之后，將一個蓋板元件14a可分離地連接在導向元件14上以便蓋住兩條導向槽。每個壓緊元件2可在一個有上下限的預定范圍內移動，該上下限被導向元件14的水平伸出的上下桿所限定。
當杠桿元件13繞固定軸元件11順時針或反時針地轉動時，壓緊元件2就分別地向上或向下移動。一個偏移彈簧即螺旋形壓縮彈簧15與一個連接銷連接，該連接銷連接兩個杠桿元件13的各自的右杠桿部分13b的端頭(即右端)。當該杠桿元件13繞軸元件11順時針轉動時，偏移彈簧15被彈性地壓縮在右邊部分13b之下，這樣彈簧15就儲存了一個彈性力以便反時針地即向下地轉動右邊部分13b或整個杠桿元件13。杠桿元件13經一個連桿機構17與螺線管1相連，該螺線管1在通電時順時針地即向上地轉動杠桿元件13，從而使工件壓緊元件2離開針板19或縫紉機針床18的上表面。
連桿機構包括五個連桿元件17a、17b、17c、17d、17e。第一連桿元件17a可繞一個固定轉軸轉動，第二連桿元件17b與第一連桿元件17a相連，并能繞一個離開該固定轉軸的第一移動轉軸而相對于該第一連桿元件17a轉動，第三連桿元件17c與第一和第二連桿元件17a和17b相連，從而該第三連桿元件17c能繞該移動轉軸而相對于第一和第二連桿元件17a和17b轉動。第一和第二連桿元件17a和17b相互連接并包含一個鈍角，在該鈍角中第三連桿元件17c在一個基本上與一條直線垂直的方向上延伸，該直線連接固定轉軸和第二連桿元件17b的一個端頭，該第二連桿元件17b的端頭與第四連桿元件17d可轉動地相連，該第四連桿元件17d與第五連桿元件17e可轉動地相連，而該第五連桿元件17e又與連接銷可轉動地相連，該連接銷連接兩個杠桿元件13各自的右邊部分13b。該連接銷可以在一個通過導向元件支承元件16的厚度而形成的孔中與杠桿元件13一起上下移動。該第四連桿元件17d被固定在縫紉機的框架元件上的連桿導向元件20導向，這樣該連桿元件17d就在垂直方向上移動。該第三連桿元件17c可轉動地與一個活塞1a相連，該活塞可電磁驅動地相對于螺線管1的一個線圈(沒有顯示)移動。一個光閘元件21被固定在連桿機構17的第一連桿元件17a上。當該光閘21隨著連桿機構17的運動而向左移動并切斷一個光斷路器3在水平方向相互對立的一個發光元件和一個光接收元件(沒有顯示)之間的光路時，該光斷路器3被斷電。
圖1顯示了被置于斷電狀態的螺線管1。在這種狀態下，杠桿元件13被彈簧15的彈力推動而反時針偏移，而工件壓緊元件2被偏移以便靠在針板19上來壓緊工件或布塊。同樣，在這種狀態下，光閘21被置于光斷路器3的光發射器和光接收器之間，即切斷從光發射器到光接收器之間的光路，這樣，光斷路器3被置于斷電狀態。
通過對螺線管1通電，該螺線管1被接通并使連桿機構17的第三連桿元件17c向右移動。更具體地說，連桿機構的＂成角度＂的第一和第二連桿元件17a、17b被向右移動并被垂直地＂伸＂直，這樣，第四連桿元件17d被向下移動，而與右杠桿部分13b相連的第五連桿元件17e的下端順時針地轉動杠桿元件13。因此，工件壓緊元件2被向上移動，離開針板19的上表面。另外，由于第一連桿元件17a被向右移動，光閘21離開了光斷路器3的光發射器和光接收器之間的光路，這樣光斷路器3被通電。本工件壓緊設備被設計成使光斷路器從斷電狀態轉到通電狀態或反而行之的時機與壓緊元件2移動到離針板19的上表面有一段小距離的預定的減速位置的時機相對應。
如圖2所示，本工件壓緊設備包括一個足踏板操縱信號電路4、和一個控制盒5，該信號電路4和光斷路器3都與控制盒5連接。當使用者踩在踏板(沒有顯示)上時，信號電路4產生一個向上運動的命令信號以控制工件壓緊元件2向上的運動。另一方面，當使用者從踏板上移開其腳時，該信號電路4便產生一個向下運動的命令信號，以控制壓緊元件2向下的運動。控制盒5包括一個微型電子計算機(MC)6，該微型電子計算機接收光斷路器3和信號電路4提供的輸入信號并控制著縫紉機的各個元件各自的操作。該控制盒5還包括一個螺線管驅動電路(DR)7，該驅動電路7接收微型計算機6提供的命令信號，并根據所接收的信號提供一個驅動電流(直流)給螺線管1或切斷提供給螺線管1的驅動電流。
如圖3所示，螺線管驅動電路7包括一個電源Vmm、一個第一和第二開關元件Q1和Q2、和一個第一和第二整流元件D1，D2。該第一開關元件Q1的第一端與地相連而其第二端與螺線管1相連，該第二開關元件Q2的第一端與電源Vmm相連而其第二端與螺線管1相連，第一整流元件即第一二極管D1的第一端與第一開關元件Q1的第一端相連，而其第二端則與第二開關元件Q2的第二端相連，第二整流元件即第二二極管D2的第一端與第二開關元件Q2的第一端相連，而其第二端則與第一開關元件Q1的第二端相連。每個開關元件Q1、Q2在計算機6的控制下通電或斷電。通過用以下所述的方式改變兩個開關元件Q1、Q2的通電和斷電狀態的組合來使工件壓緊元件2進行向上和向下的運動。
下面將通過參考圖4的程序方框圖來描述計算機6用于控制工件壓緊元件2的上下運動的操作。
首先，在步驟S110，計算機6判斷計算機6是否接收到了由于使用者對踏板的推動而從信號電路4發出的上行命令信號。如果在步驟S110中的判斷是肯定的，則計算機6繼續進行步驟S120，在此步驟中，計算機6將第一和第二開關元件Q1、Q2置于通電狀態。在螺線管驅動電路7中，一個驅動電流IL從電源順次經過第二開關元件Q2、螺線管1、和第一開關元件Q1流到地。因此，該螺線管1被迅速地通電并且工件壓緊元件2向上移動，直到活塞1a移動到并停止在最右端位置，即其縮回位置為止。在步驟S120之后是步驟S130，該步驟判斷從兩個開關元件Q1、Q2在步驟S120被通電以來是否經過了一個預定的時間間隔，t1秒。這個判斷是根據裝在計算機6中的計時器所測量的時間來進行的。如果在步驟S130中得出了肯定的判斷，則計算機6進入到步驟S140，該步驟以有規律的時間間隔重復地通電和斷電第二開關元件，即以預定的頻率或占空率切斷驅動電流IL。需要施加大的驅動電流IL來快速地上移壓緊元件2s。一旦壓緊元件2被移到了其與螺線管1的活塞1a的縮回位置對應的上部位置時，即使驅動電流I被以一個適當的占空率所切斷，該壓緊元件2也能被支承在該上部位置處。這樣的配置減少了電能的消耗。
在步驟S140之后是步驟S150，該步驟判斷計算機6是否接收到了由于使用者的腳從踏板上移開而從信號電路4發出的下行命令信號。如果在步驟S150中的判斷是肯定的，則計算機6繼續進行步驟S160，在此步驟中，計算機6將第一和第二開關元件Q1、Q2置于斷電狀態。從而，螺線管1兩端之間的電位差VL立即增加到了基本上與電源Vmm和地之間的電位差Vmm相同的水平。因此，驅動電流IL從螺線管1的Q1一側的那一端順次經過第二整流元件D2、電源Vmm、地、和第一整流元件D1而流到螺線管1的Q2一側的那一端。由于在螺線管1兩端之間的電位差VL相當大，所以螺線管1中的電能被迅速地消耗掉而驅動電流IL馬上減為零。這樣，螺線管1迅速進入了斷電狀態，而且工件壓緊元件2開始向下移動。由于兩個二極管D1、D2是作為整流元件配置的，所以雖然驅動電流I可以減為零但卻不會反向流動。
當工件壓緊元件2被向下移動到減速位置從而使光斷路器3斷電時，在步驟S170中得出一個肯定的判斷。這樣，計算機6繼續進行到步驟S180，在此步驟中，計算機6將第一和第二開關元件Q1、Q2置于通電狀態。因此，驅動電流IL從電源Vmm順次經過開關元件Q2、螺線管1、和開關元件Q1流到地。該螺線管1被迅速地置于通電狀態，而壓緊元件2的向下運動被減速，即該向下運動的速度被減小。
在步驟S180之后是步驟S190，該步驟從步驟S180的減速操作開始時等待一個預定的時間間隔t2秒。這個等待根據裝在計算機6內的計時器所測量的時間來進行。在時間間隔t2秒之后，計算機6繼續進行步驟S200，該步驟將第二開關元件Q2置于斷電狀態而保持第一開關元件Q1處于通電狀態。這樣，螺線管1兩端之間的電位差VL變為與第一二極管D1的正向電壓VF相等。這樣，螺線管1的電能即驅動電流I在流過順次由螺線管1、第一開關元件Q1、第一二極管D1、和螺線管1所組成的回路時逐漸消耗并減為零。因此，螺線管1被逐漸地斷電而工件壓緊元件2緩慢地向下移動。
圖5所示的時間表分別表示當在計算機6的控制下，工件壓緊元件2進行上下運動時，驅動電流IL和螺線管1兩端之間的電位差VL的時間狀態變化。螺線管1兩端之間的電位差VL由相對于作為參考電位的螺線管1的Q2一側(即上側)的那一端的電位的相對電位值來表示。當螺線管1的Q2一側的那一端的電位低于螺線管1的Q1一側的那一端的電位時，電位差VL取負值，當前者高于后者時，參數VL取正值。
當向上運動的信號由踏板操縱的信號電路4所產生，并且兩個開關元件Q1、Q2都轉到通電位置時，在圖5的時間表中的tA時刻，螺線管1兩端之間的電位差VL變為一個-Vmm值，該值等于地與電源Vmm之間的電位差。這樣，驅動電流I迅速增加而壓緊元件2向上移動。
隨后，在經過了t1秒的時間且在螺線管1的活塞1a移到其縮回位置而使壓緊元件2的向上的運動停止之后，在時刻tB(tB＝tA＋t1)開始第二開關元件Q2的電壓-中斷控制。這樣，螺線管1兩端的電位差VL交替地并重復地取對應著開關元件Q2的通電狀態的第一值-Vmm和對應著該開關元件Q2的斷電狀態的第二值+VF(等于二極管D1的正向電壓)。即，從微觀上看，驅動電流IL交替并重復地增加和減少，而從宏觀上看，該驅動電流IL保持在將壓緊元件2維持在其上部位置所需要的電流值上。由于二極管D1的阻值很小，相對于電位差-Vmm來說，電位差+VF可以忽略不計。
當向下運動的信號由踏板操縱的信號電路4所產生并且兩個開關元件Q1、Q2都在時刻tc轉到斷電位置時，螺線管1兩端的電位差VL相對于參考電位翻轉并立即增加到+Vmm值。然而，螺線管1中的電能迅速消耗而流過螺線管1的驅動電流IL立即減為零，這樣，工件壓緊元件2便迅速下移。
當壓緊元件2達到減速位置并且光斷路器3斷電時，兩個開關元件Q1、Q2在時刻tD時通電。這樣，螺線管1兩端之間的電位差VL增加到-Vmm值而驅動電流IL也增加，從而使壓緊元件2的向下的運動被減速。
在經過了t2秒的時間之后，在時刻tE(tE＝tD＋t2)時只有第二開關元件Q2轉到斷電位置而第一開關元件Q1仍保持在通電位置。這樣，電位差VL變成與二極管D1的正向電壓VF相等。因此，儲存在螺線管1中的電能逐漸地或緩慢地消耗掉，而流過螺線管1驅動電流IL也緩慢地減小。這樣，壓緊元件2向著工件或針板19的上表面而慢慢地向下移動。
從以上所述可很明顯地看到，當光斷路器3識別到壓緊元件2確實達到了預定的減速位置時，本工件壓緊設備或其計算機6改變了工件壓緊元件2向下運動的速率或速度。這樣，本設備在每一次操作中，能在減速位置改變壓緊元件2向下運動的速度。因此，即使由于可動零件如螺線管1的活塞1a和連桿機構17的第一到第四連桿元件17a-17d的與磨擦有關的參數的改變和/或由例如環境條件的改變、本壓緊設備的操作時間的累積、長期的磨損而導致螺線管驅動電路7的電氣元件的相應特性的改變和/或裝配誤差而使壓緊元件2的向下運動的速度被改變，本工件壓緊設備也擺脫了操作效率低，即當壓緊元件2移到離針板19很遠的位置時其向下運動的速度就被減小的問題，同時還擺脫了由于壓緊元件2移到離針板19太近的位置才被減速而導致的壓緊元件2與針板19相碰撞的問題。
參考圖6，其中顯示了作為本發明的第二實施例的另一個工件壓緊設備所采用的另一個螺線管驅動電路57。該驅動電路57可用于代替圖2所示的驅動電路7。該驅動電路57包括一個電源Vmm、一個螺線管L、一個開關元件Q、一個二極管D、和一個電阻R。在如圖6所配置的螺線管驅動電路57中，當微型電子計算機6分別將開關元件Q在其通電和斷電狀態之間轉換時，螺線管L在通電和斷電狀態之間轉換。
通過用以下方法控制螺線管驅動電路57而使工件壓緊元件2向下運動首先，將開關元件Q置于斷電位置而使螺線管L斷電。這樣，壓緊元件2開始快速向下運動。當壓緊元件2達到減速位置而光斷路器3被斷電時，開關元件Q被置于通電位置。這樣，驅動電流IL流過螺線管L，而壓緊元件2的向下運動被減速。隨后，通過采用上述的開關元件Q的通電和斷電狀態的電壓-中斷控制，而使螺線管L被交替和重復地通電和斷電。這樣，流過螺線管L的驅動電流IL被中斷而壓緊元件2緩慢地向下移動。最好是在壓緊元件2從快速向下運動變換到緩慢向下運動時，對螺線管L的第一次通電的持續時間比隨后的那些通電持續時間要適當地長一些，以便抵抗壓緊元件2的向下的慣性力而使壓緊元件2的快速向下運動迅速地減速。以后的螺線管L的通電和斷電的占空率預定為一個適當的值，以便使壓緊元件2慢慢地向下運動。這樣，包括如圖6所示的螺線管驅動電路57的第二工件壓緊設備有與包括圖3所示的螺線管驅動電路7的第一壓緊設備相同的優點。在這兩種情況下，當壓緊元件2確實達到了預定的減速位置，從而使光斷路器3關閉時，工件壓緊元件2的向下運動的速度都被改變。即使因為各種上述的原因而使壓緊元件2向下運動的速度產生變化，減速位置也不會改變或移動。
下面參考圖7，其中顯示了本發明的一個第三實施例。圖1中相同的參考數用來表示圖7中的第二實施例的相應的元件和部分。該第三實施例還是涉及到工件壓緊設備，它僅在以下幾點與圖1所示的作為第一實施例的工件壓緊設備有所不同兩個杠桿元件53(僅顯示一個)具有相應的左杠桿部分而沒有右杠桿部分。一個連桿機構67包括第一到第五連桿元件67a到67e，并將杠桿元件53與螺線管1連接。該連桿機構67提供了一個曲柄杠桿機構，該曲柄杠桿機構包括可繞一個固定轉軸轉動的第一連桿元件67a、與第一連桿元件67a相連從而能繞一個離開該固定轉軸的第一移動轉軸而相對于該第一連桿元件67a轉動的第二連桿元件67b、與第一和第二連桿元件相連從而能繞一個該移動轉軸而相對于第一和第二連桿元件67a和67b轉動的第三連桿元件67c。該第二連桿元件67b可轉動地連接在第四連桿元件67d上，該第四連桿元件被連桿導向元件70導向，從而使連桿元件67d可在垂直方向上移動。該第四連桿元件67d可轉動地與第五連桿元件67e相連，而該第五連桿元件可轉動地與一個連接銷相連，而該連接銷連接兩個杠桿元件53。第一和第二連桿元件67a和67b相互連接并包含一個鈍角。第三連桿元件67c在一個基本上與一條直線垂直的方向上延伸，該直線連接固定轉軸和第二連桿元件67b的與第四連桿元件67d相連的一個端頭。第三連桿元件67c可轉動地與活塞1a相連。在因螺線管1的線圈通電而使螺線管1的活塞1a電磁地向右移動時，由第一和第二連桿元件67a、67b所限定的在連桿機構67左側的鈍角減小。一個固定在第一連桿元件67a上的可動元件81可相對于限位開關63移動。當工件壓緊元件2上移到一個預定的減速位置時，該可動元件81接觸到限位開關63的一個滾輪且該限位開關63被通電。一個拉伸螺旋形彈簧65產生一個偏移力以便朝著針板19或縫紉機針床18的上表面向下移動該壓緊元件2。
由于曲柄杠桿機構67a、67b、67c的特性，如圖7所示的那樣直線延伸的第一和第二連桿元件67a、67b能由一個很小的力而被向右推動。即第三連桿元件67c能由一個螺線管1所產生的很小的電磁力而同活塞1a一起被向右推動。隨著第三連桿元件67c向右移動，需要移動活塞1a的電磁力逐漸增加。在圖7所示的狀態下，活塞1a位于離開其縮回位置的前進位置，它對應于工件壓緊元件2的上部位置。當活塞1a位于前進位置時，螺線管1僅能產生最小的力，而當活塞1a位于縮回位置時，螺線管1能產生最大的力。在本實施例中，由于上述曲柄機構67a、67b、67c的特性和上述螺線管1的特性互相配合，所以一個相當小的電磁力就足以推動活塞1a完成從前進位置到縮回位置的整個行程。
盡管已在其最優實施例中描述了本發明，必須理解的是本發明也可以用其它方法實施。
例如，在圖1所示的第一實施例中，光斷路器3和光閘元件21被用作為一個探測器來識別工件壓緊元件2是否已經達到預定的減速位置。然而，該探測器可以另外由各種傳感器，如圖7所示的限位開關63來構成。最重要的是光斷路器3具有這樣的優點，即它能探測出可動元件2、13、17的運動而不需要與它們進行任何接觸，而且該光斷路器3相當便宜。
必須理解的是本發明可以伴隨著另外的變化、改進、和修改而得以實施，這些實施可以由本技術領域的普通技術人員在不背離所附權利要求中所定義的本發明的精神實質和范圍的前題下進行。
權利要求
1.一種可相對于一個工件支承元件移動一臺縫紉機的一個工件壓緊元件、以便在該工件支承元件上壓緊一個工件的設備，該設備包括一個偏移裝置，該裝置產生一個偏移力以便使工件壓緊元件朝著所說工件支承元件向下移動；一個螺線管，該螺線管抵抗所說偏移力使所說工件壓緊元件背離所說工件支承元件向上移動；一個控制裝置，該控制裝置控制著所說螺線管的通電，以便所說工件壓緊元件沿所說的上、下方向移動；一個探測器，該探測器提供一個表明所說工件壓緊元件沿所說的向下方向相對于所說工件支承元件被移到了一個預定的減速位置的探測信號，所說控制裝置接收來自所說探測器的所說探測信號；和所說控制裝置控制所說螺線管，這樣在所說工件壓緊元件向下運動過程中，當該控制裝置接收到所說探測信號時，該螺線管可減小所說工件壓緊元件的向下運動的速度。
2.一種如權利要求1的設備，其特征在于所說控制裝置包括一個斷電裝置，該斷電裝置將所說螺線管斷電，從而由所說偏移裝置的所說偏移力使所說工件壓緊元件沿所說的向下方向移動。
3.一種如權利要求2的設備，其特征在于所說控制裝置包括一個開關裝置，該開關裝置在控制裝置接收到所說探測信號時將所說螺線管通電，隨后又將該螺線管斷電，并以預定的時間間隔反復對該螺線管進行通電和斷電。
4.一種如權利要求3的設備，其特征在于所說開關裝置包括通電改變裝置，該通電改變裝置用來在所說控制裝置剛剛接收到所說探測信號之后的至少一段時間內以第一通電時間對所說螺線管通電，并在所說控制裝置剛剛接收到所說探測信號后的所說至少一段時間之后的至少一段時間中以短于所說第一通電時間的第二通電時間對該螺線管通電。
5.如權利要求4的設備，其特征在于所說通電改變裝置包括用來在所說控制裝置剛剛接收到所說探測信號之后的至少一段時間內以預定的第一通電時間對所說螺線管通電，并在所說至少一段時間之后的每一段時間中以預定的第二通電時間對該螺線管通電的裝置，所說第一通電時間比所說第二通電時間長。
6.如權利要求3的設備，其特征在于所說控制裝置包括一個驅動所說螺線管的螺線管驅動電路，所說驅動電路包括與該螺線管相連的一個電源和一個開關裝置，所說開關裝置包括所說開關元件。
7.如權利要求2的設備，其特征在于所說控制裝置包括一個驅動所說螺線管的螺線管驅動電路，所說驅動電路包括一個電源、一個第一端與地相連而第二端與螺線管相連的第一開關元件、一個第一端與所說電源相連而第二端與螺線管相連的第二開關元件、一個第一端與所說第一開關元件的所說第一端相連而第二端與所說第二開關元件的所說第二端相連的第一整流元件、和一個第一端與所說第二開關元件的所說第一端相連而第二端與所說第一開關元件的所說第二端相連的第二整流元件。
8.如權利要求7的設備，其特征在于所說控制裝置包括通過將所說第一和第二開關元件置于斷電狀態而將所說螺線管斷電的裝置，和在控制裝置接收到所說探測信號時，通過將所說第一和第二開關元件以一個預定的通電時間置于通電狀態，隨后將第一和第二開關元件中的一個開關元件置于斷電狀態而將另一個開關元件保持在通電狀態，從而對所說螺線管通電的裝置。
9.如權利要求1到8中的任一權利要求的設備，其特征在于所說探測器包括一個可動元件，該可動元件在工件壓緊元件沿所說的向下方向運動時與所說工件壓緊元件一起運動，該探測器還包括一個非接觸的開關，該開關在不與可動元件接觸的情況下能識別可動元件是否移到了與所說減速位置相應的預定的開關位置。
10.如權利要求9的設備，其特征在于所說可動元件可以包括一個光閘元件，當壓緊元件沿所說的向下方向運動時，該光閘元件與所說工件壓緊元件一起運動，而所說非接觸開關包括一個光斷路器，該光斷路器包括一個發射光線的光發射器，和一個接收來自光發射器的光線的光接收器，當所說光閘元件移動到所說與所說減速位置相應的預定的開關位置時，該光閘元件中斷了由所說光發射器到所說光接收器的所說光線，這樣，所說光斷路器便可產生所說的探測信號。
11.如權利要求1到8中的任一權利要求的設備，其特征在于所說探測器包括一個可動元件，該可動元件在壓緊元件沿所說的向下方向移動時可與所說工件壓緊元件一起運動，該探測器還包括一個接觸開關，該接觸開關通過與可動元件的機械接觸而識別該可動元件是否移到了與所說減速位置相對應的預定的開關位置。
12.如權利要求1到8中的任一權利要求的設備，其特征在于該設備還包括一個杠桿元件和一個軸線元件，所說杠桿元件可繞該軸線元件轉動，所說工件壓緊元件被固定在所說杠桿元件上。
13.如權利要求12的設備，其特征在于所說偏移裝置包括一個與所說杠桿元件相連的螺旋形彈簧。
14.如權利要求13的設備，其特征在于所說杠桿元件包括兩個位于所說軸線元件兩側的杠桿部分，而所說工件壓緊元件被所說杠桿元件的所說兩個杠桿部分中的一個部分所支承，其中所說螺旋形彈簧包括一個與所說杠桿元件的另一個杠桿部分相連的壓縮螺旋形彈簧。
15.如權利要求13的設備，其特征在于所說螺旋形彈簧包括一個與所說杠桿元件相連的拉力螺旋形彈簧，其連接的位置處于所說軸線元件所在的位置與所說工件壓緊元件被杠桿元件所支承的位置之間的中間位置。
16.如權利要求12的設備，其特征在于該設備還包括一個連接所說杠桿元件和所說螺線管的連桿機構，所說連桿機構包括一個曲柄杠桿機構，該曲柄杠桿機構包括一個可繞一個固定轉軸轉動的第一連桿元件、一個與所說第一連桿元件相連從而能繞一個離開所說固定轉軸的第一移動轉軸而相對于該第一連桿元件轉動的第二連桿元件、一個至少與所說第一和第二連桿元件中的一個連桿元件相連從而能繞一個第二移動轉軸而相對于所說至少第一和第二連桿元件中的一個連桿元件轉動的第三連桿元件，所說第二連桿元件可轉動地連接在所說杠桿元件上，所說第一和第二連桿元件相互連接并包含一個鈍角，在該鈍角中所說第三連桿元件沿基本上與一條直線垂直的方向延伸，該直線連接所說固定轉軸和所說第二連桿元件的與所說杠桿元件相連的一個端頭，其中所說螺線管包括一個線圈和一個當該線圈被所說控制裝置通電時可電磁驅動地相對于所說線圈移動的活塞，所說第三連桿元件可轉動地與所說活塞相連。
17.如權利要求16的設備，其特征在于所說連桿機構還包括一個導向元件和一個第四連桿元件，該第四連桿元件其一個相對的端頭與所說第二連桿元件可轉動地相連，其另一個相對的端頭與所說杠桿元件相連，并通過所說導向元件被導向而與第二連桿元件一起移動。
18.如權利要求17的設備，其特征在于所說探測器包括一個當所說工件壓緊元件沿所說的向下方向上移動時與所說第一、第二、第三、和第四連桿元件一起移動的可動元件，和一個識別所說可動元件是否移到了與所說減速位置相對應的預定的開關位置的開關。
19.如權利要求12的設備，其特征在于該設備還包括一個連接所說杠桿元件和所說螺線管的連桿機構，所說連桿機構包括一個曲柄杠桿機構，該曲柄杠桿機構包括一個可繞一個固定轉軸轉動的第一連桿元件、一個與所說第一連桿元件相連從而能繞一個離開所說固定轉軸的第一移動轉軸而相對于該第一連桿元件轉動的第二連桿元件、一個至少與所說第一和第二連桿元件中的一個連桿元件相連從而能繞一個第二移動轉軸而相對于所說至少第一和第二連桿元件中的一個連桿元件轉動的第三連桿元件，所說第二連桿元件可轉動地連接在所說杠桿元件上，所說第一和第二連桿元件相互連接并包含一個當螺線管通電時其值減小的鈍角，所說第三連桿元件沿基本上與一條直線垂直的方向延伸，該直線連接所說固定轉軸和所說第二連桿元件的與所說杠桿元件相連的一個端頭，所說螺線管包括一個線圈和一個當該線圈被所說控制裝置通電時可電磁驅動地相對于所說線圈移動的活塞，所說第三連桿元件可轉動地與所說活塞相連。
20.如權利要求1到8中的任一權利要求的設備，其特征在于該設備還包括一個輸入裝置，該輸入裝置可以輸入一個命令以便沿所說的向下方向移動所說工件壓緊元件。
全文摘要
一種相對于一個工件支承元件移動一臺縫紉機的一個工件壓緊元件、以便在該工件支承元件上壓緊一個工件的設備，該設備包括一個偏移裝置，該裝置產生一個偏移力以便使工件壓緊元件朝著該工件支承元件向下移動、一個螺線管，該螺線管抵抗所說偏移力使該工件壓緊元件背離所說工件支承元件向上移動、一個控制裝置，該控制裝置控制著螺線管的通電和包括一探測器。
文檔編號D05B29/00GK1134992SQ9610218
公開日1996年11月6日 申請日期1996年2月14日 優先權日1995年2月14日
發明者松永洋和, 田川祐二 申請人:兄弟工業株式會社