圆头钮孔缝纫机的进给机构 本发明涉及一种圆头钮孔缝纫机的进给机构。
在传统的圆头钮孔缝纫机中，要对圆头钮孔施以如图3所示的包缝线迹Y。从机器的停止位置X开始操作圆头钮孔缝纫机，依次连续进行启动-第一次快速进给步骤-缝纫步骤-第二次快速进给步骤-停止。通过改变第一次快速进给步骤和第二次快速进给步骤的长度，可以在缝纫步骤中改变包缝线迹Y的长度。希望加快进行快速进给，以提高缝纫操作的速度，并且需要将所缝纫的布精确送进一个节距，所说的这一节距与针和针杆的竖直移动相一致。
这种圆头钮孔缝纫机的进给机构包括：一个由针床旋转支承的针床轴，一个由针床旋转支承的快速进给轴，一个由快速进给轴旋转驱动的提花轮轴和一个由针床旋转支承并由提花轮轴旋转驱动的进给轮，该进给轮用于使被缝纫的布在前后方向上快速送进，该进给轮还由针床轴旋转驱动，以在缝纫步骤中使被缝纫的布在前后方向上快速送进。
然而，在传统的圆头钮孔缝纫机的进给机构中，由于主要使用用于一般目的地异步电机作为旋转驱动源，所以存在这样的技术问题，即不容易用电机进行反向转动和定位。进一步说，在机构中装配有用于实现第一次快速进给步骤和第二次快速进给步骤的机械离合器或电离合器，以及用于当第一次快速进给步骤-缝纫步骤-第二次快速进给步骤完成时实现缝纫步骤的机械离合器或电离合器(例如，象在JP-U2-059728中所公开的那样)，还需要有用于使离合器离、合的复杂机构，这在机器的成本及可靠性方面产生一系列的问题。
现在将参照附图4描述传统圆头钮孔缝纫机的进给机构。在这一机构中，当缝纫机操作时，皮带轮2由总是在一个方向上转动的异步电机60通过皮带50在一个方向上(如图4中箭头a的方向)旋转驱动。由直齿轮构成的针床轴齿轮3固定在皮带轮2上，借助于轴承4，该皮带轮2和针床轴齿轮3由针床轴17旋转支承。借助于若干个轴承10、10”，针床轴17水平放置在缝纫机的针床52上，并且它可以转动。
借助于中介齿轮21，皮带轮2和针床轴齿轮3(它们各自由异步电机60在图4所示的箭头方向上驱动)的转动传递给快速进给轴齿轮20，从而使固定在该快速进给轴齿轮20上的快速进给轴23总是在图4所示的箭头方向上转动。该快速进给轴23借助于多个轴承22、22”而被一针床延伸部分(未示出)旋转支承，所说的针床延伸部分联接在针床52的下部，该快速进给轴23与针床轴17相平行。固定在快速进给轴23上的蜗杆24与蜗轮25啮合，机械离合器27整体固定在该蜗轮25上。靠外作用力操纵离合器27，以使其在蜗轮25与提花轮轴26之间离、合。
借助于轴承45，蜗轮25由提花轮轴26旋转支承，这样当其与离合器27接合时，蜗轮25和提花轮轴26成整体一起转动。由伞齿轮构成的提花轮轴齿轮28固定在提花轮轴26的一端上，提花轮51固定在提花轮轴26的另一端上。该提花轮51使一个导布器(未示出)移动，以借助于已知的机构使被缝纫的布左右移动。
在第一次快速进给步骤中，机械离合器5脱开，离合器27接合，由此而使提花轮轴26在箭头f的方向上转动。当提花轮轴26转动时，由伞齿轮构成的并固定在提花轮轴26的一端上的提花轮轴齿轮28转动。当提花轮轴齿轮28转动时，在其外圆周面上具有伞齿轮30a的进给轮30沿图4中箭头c的方向转动，所说的伞齿轮30a与提花轮轴齿轮28相啮合。当进给轮30沿箭头c的方向转动时，由于单向离合器44的作用，进给轮环31和直齿轮37均不转动，这将在下文中进行描述。在旋转的进给轮30中有一个给定的封闭环形沟槽32，辊子34保持在该沟槽32中，所说的辊子34与一导布器杆33转动联接。进给轮30由针床52旋转支承。
当进给轮30在图4所示的箭头c的方向上转动时，导布器杆33沿着沟槽32在缝纫机的前后方向上摆动(沿图4中箭头d的方向)。该导布器杆33联接在针床52上，从而可绕轴中心36转动，这样它利用该导布器杆33端部上的孔35在前后方向上操纵导布器，所说的导布器使被缝纫的布移动。其结果是，实现了使被缝纫的布移动的第一次快速进给步骤。
当一旦完成了第一次快速进给步骤而启动缝纫步骤时，离合器27脱开。其结果是，蜗轮25的转动(该蜗轮25由轴承45支承)不传递给提花轮轴26，这样，提花轮轴26和提花轮轴齿轮28停止转动。
与此同时，当离合器27脱开时，与针床轴17相联接的机械离合器5合上。因此，针床轴17与皮带轮2及针床轴齿轮3相接合，并且该针床轴17开始沿图4所示的箭头a的方向转动。当针床轴17转动时，轴臂16借助于固定在针床轴17上的伞齿轮11、固定在竖轴13上的伞齿轮12和14以及固定在轴臂16上的伞齿轮15而转动，从而开始分别驱动与轴臂16相联接的针杆(未示出)和与针床轴17相连接的钩圈装置(未示出)。竖轴13在箭头g的方向上转动。
与此同时，安装在竖轴13上的用于一间歇进给驱动轮的驱动辊(未示出)使该间歇进给驱动轮(未示出)转动，从而借助于几个减速齿轮使直齿轮37在箭头e的方向上间歇转动。于是，在同一时刻实现对直齿轮37和与轴臂16相连接的针杆的旋转运动。由于直齿轮37与进给轮环31的外圆周面上的齿31a相啮合，所以它使进给轮环31在图4所示的箭头c的方向上间歇转动。进给轮环31由若干个与进给轮30相联接的环支承件42转动支承，所说的环支承件42与进给轮30同轴线。当借助于单向离合器44使进给轮环31在箭头c的方向上间歇转动时，进给轮30与进给轮环31成整体地一起转动。
当进给轮30与进给轮环31成整体地一起沿箭头c的方向转动时，导布器杆33沿着进给轮30上的沟槽32在前后方向上(在图4所示的箭头d的方向上)进行摆动，由此使导布器移动，如前所述，利用导布器杆33端部上的孔35，所说的导布器使被缝纫的布在前后方向上移动。其结果是，当分别驱动与轴臂16相连接的针杆和与针床轴17相连接的钩圈装置时，通过被缝纫的布在前后方向上移动，实现对圆头钮孔施以包缝线迹Y的缝纫步骤。与此同时，通过进给轮30在箭头c的方向上的间歇转动，与伞齿轮30a相啮合的提花轮轴齿轮28也间歇转动，这样，提花轮轴26和提花轮51在箭头f的方向上间歇转动。其结果是，由导布器(未示出)支承的待缝纫的布也左右移动。
当进给轮30在一个方向上(在图4和图5所示的箭头c的方向上)转动时，单向离合器44使得进给轮30能够相对于进给轮31在一个方向上转动；而当进给轮环31在一个方向上(在图4和图5所示的箭头c的方向上)转动时，单向离合器44使得进给轮30能够与进给轮环31成整体地一起转动。更详细地说，如图5所示，单向离合器44的壳体38通过螺钉39而固定在进给轮30上，当由壳体38可滑动地支撑着的三个爪40的相位被移位时，三个爪40中的任意一个爪与进给轮环31的内圆周面上的齿31b相啮合。齿31b使得爪40自身能够在一个方向上(在箭头c的方向上)转动，并防止爪40自身在另一个方向上(在与箭头c所指示的方向相反的方向上)转动。标号41所标示的是用以使每一个爪40在径向向外的方向上弹性偏置的弹簧。
因此，当在快速进给步骤中进给轮30在箭头c的方向上转动时，由于单向离合器44的作用，进给轮环31不转动，从而使得进给轮30能够在直齿轮37和与其相连接的针床轴17不转动的情况下自己转动。进一步说，在缝纫步骤中，由于进给轮环31通过直齿轮37而在箭头c的方向上转动，所以，借助于单向离合器44的作用，进给轮环31和进给轮30在箭头c的方向上一起转动。
以这样一种方式，在第一次快速进给步骤和缝纫步骤依次完成之后，进入到第二次快速进给步骤。第二次快速进给步骤以与第一次快速进给步骤相同的方式进行，所不同的是被缝纫的布在与第一次快速进给步骤中布的移动方向相反的方向上移动，由此在机器的停止位置X处停止操作，这样就完成一次循环。
图6表示的是另一传统的圆头钮孔缝纫机的进给机构。这一机构不同于图4所示的传统的圆头钮孔缝纫机，它是在快速进给轴23上设置电磁离合器29来代替离合器27，并在蜗轮25和提花轮轴26之间设置单向离合器55。通过机械离合器5和电磁离合器29的恰当离、合，图6中的这种机构也实现与图4中的机构相同的操作。在缝纫步骤中，由进给轮30驱动单向离合器55使得提花轮轴齿轮28和提花轮51能够在箭头f的方向上间歇转动。
在上述任一种传统的机构中，需要两个靠外力操纵的离合器，即图4中所示的离合器5和离合器27，或图6中所示的离合器5和离合器29，另外要采用异步电机60作为旋转驱动源，这就导致这样的问题，即，成本增加，且用于使离合器5、27及29离、合的机构非常复杂。此外，由于在缝纫机操作期间，异步电机60总是转动，而离合器5、27及29仅在需要时进行离或合，这就引起调节上的麻烦和定时操作的不便。尽管存在采用交流伺服电机作为旋转驱动源的圆头钮孔缝纫机的进给机构，但这种缝纫机也采用与传统缝纫机同样的进给机构，这样，仍具有同样的问题，即仍不能解决成本增加和机构复杂的问题。
如上所述，在圆头钮孔缝纫机进给机构中，需要两个分别靠外作用力进行离、合的离合器5、27及29，因而成本增加，所需的用于对上述离合器进行离、合的机构非常复杂，这就引起一些麻烦，并使可靠性降低。另外，只有那些熟练的技术人员才能解决这些麻烦。
本发明正是为解决上述传统技术的问题而作出的，本发明的结构如下。
按照本发明的第一种方案，在圆头钮孔缝纫机的进给机构的结构中，包括有：由针床52可旋转地支承着的针床轴17，由针床52可旋转地支承着的快速进给轴23，由针床52可旋转地支承、并由快速进给轴23驱动的提花轮轴26，和由针床52可旋转地支承、并由提花轮轴26驱动、以使被缝纫的布在前后方向上快速送进的进给轮30，该进给轮30还由针床轴17旋转驱动，以在缝纫步骤中使被缝纫的布在前后方向上快速送进；该进给机构进一步包括：一个可旋转驱动而正转和反转的旋转驱动源1，一个可被该旋转驱动源1驱动而正转和反转的针床轴转动件3，一个固定在上述快速进给轴23上并与针床轴转动件3保持联系以在与其转动方向相反的方向上转动的快速进给转动件20，一个用以仅将针床轴转动件3的正向转动传递给针床轴17的单向缝纫离合器6，和一个用以借助于快速进给转动件20和快速进给轴23而只将针床轴转动件3的反向转动b传递给提花轮轴26的单向快速进给离合器43。
按照本发明的第二种方案，在圆头钮孔缝纫机的进给机构的结构中，包括有：由针床52可旋转地支承着的针床轴17，由针床52可旋转地支承着的快速进给轴23，由针床52可旋转地支承、并由快速进给轴23驱动的提花轮轴26，和由针床52可旋转地支承、并由提花轮轴26驱动、以使被缝纫的布在前后方向上快速送进的进给轮30，该进给轮30还由支撑轴17旋转驱动，以在缝纫步骤中使被缝纫的布在前后方向上快速送进；该进给机构进一步包括：一个可旋转驱动而正转和反转的旋转驱动源1，一个可被该旋转驱动源1驱动而正转和反转的针床轴转动件3，一个固定在上述快速进给轴23上并与针床轴转动件3保持联系以在与其转动方向相反的方向上转动的快速进给转动件20，一个用以仅将针床轴转动件3的正向转动传递给针床轴17的缝纫电磁离合器7，和一个用以借助于快速进给转动件20和快速进给轴23而只将针床轴转动件3的反向转动b传递给提花轮轴26的单向快速进给离合器43。
按照本发明的第三种方案，在圆头钮孔缝纫机的进给机构的结构中，旋转驱动源1由交流伺服电机构成。
第一实施例(图1)：
下面将参照图1和图3描述本发明第一实施例中的圆头钮孔缝纫机的进给机构。用同样的标号标示那些与传统缝纫机的机构作用相同的机构，并省略对这些标号的说明。
在第一实施例所述的圆头钮孔缝纫机的进给机构中，采用可正转和反转的旋转驱动源1来替代传统的异步电机60。采用交流伺服电机作为旋转驱动源1。这种交流伺服电机的特征在于它具有优良的正转和反转性能和位置控制特性。用可购买到的单向快速进给离合器43和单向缝纫离合器6来代替传统的离合器5和27以及电磁离合器29。进一步说，省去了传统的中介齿轮21，针床轴齿轮3进行反向转动以将扭矩传递给快速进给轴齿轮20。也就是说，如图1所示，固定在皮带轮2上的针床轴齿轮3直接与固定在快速进给轴23上的快速进给轴齿轮20相啮合。
借助于可购买到的单向缝纫离合器6，皮带轮2和针床轴齿轮3分别由针床轴17支承。当皮带轮2和针床轴齿轮3由于旋转驱动源1正向转动(如图1中箭头A所示)而正向转动时(如图1中箭头a所示)，单向缝纫离合器6把转动力矩传递给针床轴17。而当旋转驱动源1反向转动(如图1中箭头B所示)时，单向缝纫离合器6不能把转动力矩传递给针床轴17，因此单向缝纫离合器6自由转动。当旋转驱动源1和针床轴齿轮3反转时(沿箭头B和b的方向)，快速进给轴齿轮20正转(沿箭头a的方向)。
借助于可购买到的单向快速进给离合器43，蜗轮25由提花轮轴26支承。当快速进给轴齿轮20和快速进给轴23因旋转驱动源1反转(沿箭头B的方向)而正转时(沿箭头a的方向)，单向快速进给离合器43被锁合，此时转动力矩被传递给快速进给轴23，从而对提花轮轴26提供转动(沿箭头f的方向)。当快速进给轴齿轮20和快速进给轴23在图1中因旋转驱动源1沿箭头A的方向正转而反向转动(沿箭头b的方向)时，与蜗杆24啮合的蜗轮25的转动力矩不能传递给提花轮轴26，这样单向快速进给离合器43自由转动。
现在描述第一实施例的作用。
在第一次快速进给步骤中，旋转驱动源1反转(沿箭头B的方向)。当旋转驱动源1反转时，皮带轮2和针床轴齿轮3也反转(沿箭头b的方向)。但处于其自身与针床轴17之间的单向缝纫离合器6自由转动，所以针床轴齿轮3的转动力矩不能传递给针床轴17。与此同时，当皮带轮2和针床轴齿轮3因旋转驱动源1反转(沿箭头B的方向)而反转(沿箭头b的方向)时，单向快速进给离合器43锁合，从而把快速进给轴23的转动力矩传递给提花轮轴26，由此而完成第一次快速进给步骤。也就是说，当针床轴齿轮3反转(沿箭头b的方向)时，快速进给轴齿轮20、快速进给轴23和蜗杆24正转(沿箭头a的方向)，从而借助于锁合的单向快速进给离合器43而使蜗轮25和提花轮轴26各自沿箭头f方向旋转。
当提花轮轴26沿箭头f方向转动时，固定在该提花轮轴26一端上的提花轮轴齿轮28作同样的转动，在外圆周面上具有伞齿轮30a的进给轮30沿图1中箭头c的方向转动，所说的伞齿轮30a与提花轮轴齿轮28啮合。当进给轮30沿箭头c的方向转动时，进给轮环31和直齿轮37由于单向离合器44的作用而不转动。
当进给轮30沿箭头c的方向转动时，导布器杆33沿着沟槽32在前后方向上(沿图1中箭头d的方向)摆动。其结果是，利用该导布器杆33上的孔35，导布器在前后方向上运行，从而完成第一次快速进给步骤，以移动被缝纫的布。
接下来，当一旦完成第一次快速进给步骤而启动缝纫步骤时，旋转驱动源1沿正向(沿箭头A的方向)转动。当该旋转驱动源1正转时(沿箭头A的方向)，皮带轮2和针床轴齿轮3也正转(沿箭头a的方向)，从而将单向缝纫离合器6锁合，使针床轴17沿图1中箭头a的方向正转。于是，直齿轮37由竖轴13驱动转动(所说的竖轴13在箭头g的方向上转动)，从而在缝纫步骤中使得待缝纫的布开始前后送进。借助于十字轮装置等机构，沿箭头e的方向对直齿轮37进行间歇驱动。此时，由于借助于与针床轴齿轮3相啮合的快速进给轴齿轮20，快速进给轴23转动，所以蜗轮25也转动。但快速进给轴齿轮20和蜗杆24是反向转动(沿箭头b的方向)，单向快速进给离合器43自由转动，这样转动力矩就不传递给提花轮轴26。其结果是，不进行第一次快速进给步骤。当轴臂16由于针床轴17的正转(沿箭头a的方向)而转动时，与该轴臂16相连接的针杆(未示出)和与针床轴17相连接的钩圈装置(未示出)也被驱动。
由于直齿轮37与进给轮环31外圆周面上的齿31a相啮合，所以进给轮环31沿图1中箭头c的方向间歇转动。由于进给轮环31沿箭头c的方向间歇转动，所以借助于单向离合器44，进给轮30与进给轮环31一起整体转动。当进给轮环31和进给轮30沿箭头c的方向间歇转动时，导布器杆33沿着进给轮30上的沟槽32在前后方向上(沿图1中箭头d的方向)摆动，从而如前所述，利用孔35使得用来移动被缝纫布的导布器在前后方向上运行。其结果是，当被缝纫的布在前后方向上移动、并且与轴臂16相连接的针杆和与针床轴17相连接的钩圈装置被分别驱动时，实施缝纫步骤。由于进给轮30在箭头c方向上作间歇转动，所以与伞齿轮30a相啮合的提花轮轴齿轮28也被间歇转动，这样，提花轮轴26和提花轮51各自沿箭头f的方向间歇转动，其结果是，由导布器(未示出)支承的被缝纫的布也左右移动。此时，单向快速进给离合器43自由转动。然后，一旦完成第一次快速进给步骤和缝纫步骤，就进入第二次快速进给步骤。第二次快速进给步骤以与第一次快速进给步骤相同的方式进行，并在机器停止位置X处停止操作，从而完成一个循环。
以这种方式，用两个单向缝纫离合器6和单向快速进给离合器43，使快速进给轴齿轮20与针床轴齿轮3相啮合以进行反向转动，并在正反转动方向上(在箭头A和B的方向上)控制旋转驱动源1，可简单地控制缝纫步骤和第一次以及第二次快速进给步骤。如果采用交流伺服电机作为旋转驱动源1，则当需要时可精确地控制进给机构在正反方向上的必要转动量，从而能够简单、精确地对进给进行控制。
第二实施例(图2和图3)：
下面将参照图2和图3描述第二实施例中的圆头钮孔缝纫机的进给机构。那些与第一实施例作用相同的构件用相同的数字标号表示，并省去了对这些数字标号的说明。
在第二实施例中，替代第一实施例中的单向缝纫离合器6，离合器7安装在针床轴17上，该离合器7是借助于外作用力而离、合的。缝纫电磁离合器7固定在皮带轮2上。
该缝纫电磁离合器7用以完成机械操作(例如，进行机械切断操作)以及当由交流伺服电机构成的旋转驱动源1被驱动时进行第一次和第二次快速进给步骤和缝纫步骤，也就是说，借助于轴承4，皮带轮2和针床轴齿轮3可转动地联接在轴承轴17上，且缝纫电磁离合器7啮合，从而仅当旋转驱动源1进行正向转动A以实现缝纫步骤时将转动力矩传递给针床轴17。此时，由于单向快速进给离合器43以与第一实施例相同的方式作用，所以不进行快速进给步骤。进一步说，在快速进给步骤中，缝纫电磁离合器7脱开，使得皮带轮2和针床轴齿轮3的转动力矩不传递给针床轴17。在这种情况下，当旋转驱动源1进行反向转动B时，快速进给步骤以与第一实施例相同的方式进行。
进一步说，当操作其它机构时，缝纫电磁离合器7脱开，一个图中未示出的、具有其它机构的离合器合上。在这种情况下，如果旋转驱动源1进行正向转动A，则可单独操纵其它机构。在操纵其它机构的过程中，由于缝纫电磁离合器7和单向快速进给离合器43的作用，既不进行缝纫步骤，也不进行快速进给步骤。按照第二实施例，虽然与第一实施例相比较，需要用一个离合器7来替代单向缝纫离合器6，但靠外作用力来进行离、合的离合器数减少为一个，这就使得成本降低、机构简化。
因此，针床轴齿轮3和快速进给轴齿轮20可具有使针床轴齿轮3反向转动的作用，从而将转动力矩传递给快速进给轴齿轮20，因此可在针床轴齿轮3与快速进给轴齿轮20之间放置偶数个中介齿轮。进一步说，可以以这样的方式采用针床轴齿轮3和快速进给轴齿轮20，即，针床轴齿轮3反向转动，将转动力矩传递给快速进给轴齿轮20，并且可用带有链或皮带的传输系统组成它们。不用说，针床轴齿轮3和快速进给轴齿轮20当然可以由使用定时皮带的传输系统组成。因此，针床轴齿轮3可由诸如齿轮、链轮、皮带轮这样的针床轴转动件组成，快速进给轴齿轮20可由例如齿轮、链轮、皮带轮这样的快速进给轴转动件组成，其中，针床轴转动件可反向转动而将其转动力矩传递给快速进给转动件。
蜗杆24和蜗轮25可以以这样的方式作用，即，以给定的减速比将快速进给轴23的转动传递给提花轮轴26。因此，它们可由一个齿轮机构或例如伞齿轮等的系统组成。
从上述内容可以清楚地看出，依据本发明的圆头钮孔缝纫机的进给机构，使用能够进行切换而进行正转或反转的旋转驱动源来驱动该进给机构，固定在快速进给轴上的快速进给转动件由针床轴转动件控制，以可以随之反向转动。其结果是，借助于两个替代机械离合器或电磁离合器的单向离合器，通过在正向转动和反向转动之间进行切换，能够送进两种类型的布，所说的这两个机械离合器或电离合器可用来在缝纫步骤和快速进给步骤中切换两种类型的布的进给方法。其结果是，可获得如下效果。
由于可减少昂贵的离合器的数量(这种离合器是靠外作用力而进行离、合的)，所以可以从整体上简化进给机构，所说的进给机构包括用于操纵离合器的装置。其结果是，圆头钮孔缝纫机的进给机构的维护也得以简化，并且容易修理，而无需特定的技术人员。由于布的进给机构得以简化，所以很少遇到麻烦，因此提高了机器的可靠性。
此外，按照本发明的第一种方案，只安装两个单向离合器，以在旋转驱动源的正转、反转之间进行转换，由此而通过这种转换实现布的两种进给。因此，该进给机构进一步得到简化，省去了定时调节。