專利名稱：多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動方法及其裝置，尤其是一種用于使框架在X向及與X向垂直的Y向所組成的X、Y水平平面移動的框架承載和導向驅動方法及其裝置。
現有技術目前，多頭縫紉或刺繡機的框架驅動能否準確快速地按照計算機指令信息進行移動是提高縫紉和刺繡產品質量和效能的關鍵。為了提高縫紉或刺繡機移送帶被縫制物的框架的平面移動精度，人們在增強縫紉或刺繡機框架的強度、以及減小驅動機構的傳動誤差方面做了許多努力。中國專利ZL00106934.9公開了一種“縫紉機框架驅動裝置”，它是由通過馬達在交替方向給固定被縫紉物的框架施加驅動力的X向驅動機械以及Y向驅動機械轉動的螺桿與該螺桿旋接的移動件構成的，移動件通過導向件來驅動放置在縫紉機臺板上的框架。這種驅動裝置通過滾珠螺桿來驅動框架，其傳動的精度大大提高，但當框架剛性不足時，或當臺面的移動阻力增大時，框架本身就會發生變形，而當框架產生變形時，保持在該框架上的被縫制物將不能得到準確的移送。
為解決上述問題，日本特開平5-163660號公報公開了一種在X向和Y向使用加長型導向部件的結構，來防止框架變形，起到了一定的效果。另外，中國專利ZL00126031.6，中國專利ZL00104378.1都分別揭示了有關提高縫紉或刺繡機框架移動的準確度的相關內容。
無論上述哪種專利所揭示的縫紉或刺繡機框架驅動裝置，它們都有一個共同的特點，就是將框架置放在縫紉或刺繡機的臺面上，由位于臺面下或上的X向和Y向驅動機構分別或同時驅動框架在X、Y平面內作單向往復或雙向平面運動，為減小框架與臺面的硬摩擦，往往在框架下部置有毛氈塊。因此，框架和其上的被縫紉或刺繡物料的荷重則經由框架下部粘著的氈塊傳遞到縫紉或刺繡機臺面，再由臺面經由臺面支架傳遞給機架來實現的。當框架驅動裝置驅動框架在臺面上移動時，框架及框架上的荷重使氈塊與臺面間產生摩擦阻力。摩擦阻力隨臺面的平整度、臺面各臺板和臺板聯結蓋板接口平整度、臺板表面粗糙度、氈塊完好程度而變化。又由于臺面一般系多件臺板和臺板聯結蓋板拼裝而成，難以消除表面凹凸，故框架在運行時將會因此產生額外運行阻力及運動干涉，受此阻力及干涉作用導致框架變形或彈性變形。框架的彈性變形將使得其上的被縫紉或被刺繡物的移動軌跡失真，從而使縫紉或刺繡產品的質量大大下降，同時也易造成框架、驅動構件和被驅動構件、臺板、聯接蓋板、驅動機構及其他相關構件因摩擦和撞擊而造成損壞。另外，由于框架的承重方式引起的運動阻力和框架變形導致的運動干涉，也使得框架的平面移動速度受到限制，多年來，該類設備的車速都在每分鐘1000針左右徘徊，而框架的承重及導向驅動方式則是車速難以提高的主要障礙。
顯而易見，目前公知的有關縫紉或刺繡機框架的驅動方案的不足是1.采用“框架--氈塊--臺面—支架—機架”的承重方式將造成框架與臺面間產生摩擦阻力；拼接臺面的局部凹凸使框架在運行中產生梗阻，導致干涉和沖擊。可見，框架的總驅動阻力將隨承載框架的臺面的表面平整狀況、運動干涉狀況等多種因素影響而變化。
2.上述框架驅動中產生的干涉、沖擊和阻力導致框架變形和彈性變形，影響框架的移動精度從而造成框架的平面運行失真，最終導致被縫紉及刺繡產品不良。同時，也導致相關構件損壞失效。
3.由于框架所受的沖擊強度和干涉程度與框架的移動速度、加速度成正比，而與縫紉或刺繡產品的質量成反比，所以該類設備目前在工作速度和生產效能方面受到極大的制約。
技術方案本發明解決的技術問題是為克服上述缺點，提供一種多頭縫紉或刺繡機框架的承載及導向驅動的方法及其裝置，它既可承載又可導向驅動框架，該裝置使框架不用擱置在臺板上，無須臺面承重、甚至不須臺面。
這種裝置在驅動源的驅動下可帶動框架作X和Y向水平平面運動。
本發明的技術方案是一種多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動方法，改變傳統的多頭縫紉或刺繡機框架的臺面承重方法，改用既可承載又可導向驅動框架的裝置，免除傳統的框架與臺面的磨擦阻力和運動干涉。
一種多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動裝置，它包括直線驅動機構和水平安裝的承載及導向機構組；承載及導向機構組的上部與框架固接，下部固定于支撐件之上，直線驅動機構驅動框架運動。承載及導向機構組承接與其相連接的框架及框架上被縫制物的荷重，并將此荷重直接或經支座或直線驅動機構支座傳遞至機架。
本發明還可設計成如下結構它包括直線驅動機構和承載及導向機構組；所述承載及導向機構組由三部分組成，即由上導軌和可沿上導軌移動的上滑塊所組成的上導軌滑塊元件組及由下導軌、可沿下導軌移動的下滑塊所組成的下導軌滑塊元件組和支座組成；上導軌滑塊元件組位于下導軌滑塊元件組之上，且上、下導軌的軸線相互正交；其上導軌滑塊元件組與框架固接，下導軌滑塊元件組固定于支座上；直線驅動機構與承載及導向機構組的可運動部連接。
上述的支撐件可以是機架、矩形的支座，也可以是直線驅動機構的支座或其它結構的可用于放置承載及導向機構組的構件。
上述承載及導向機構組包括由上導軌和可沿上導軌移動的上滑塊所組成的上導軌滑塊元件組及由下導軌和可沿下導軌移動的下滑塊所組成的下導軌滑塊元件組；上導軌滑塊元件組位于下導軌滑塊元件組之上并相連接，且上、下導軌的軸線相互正交。
上述承載及導向機構組的上導軌滑塊元件組的上導軌或上滑塊與框架固接；下導軌滑塊元件組的下導軌或下滑塊與支座或直線驅動機構的支座固接；上導軌滑塊元件組與下導軌滑塊元件組之間有以下連接形式a.經由上滑塊和下滑塊相連接；上導軌與框架固接，下導軌與機架或與機架固結的支座或直線驅動機構支座固接。或b.經由上滑塊與下導軌相連接；上導軌與框架固接，下滑塊與機架或與機架固結的支座或直線驅動機構支座固接。或c.經由上導軌與下導軌相連接；上滑塊與框架固接，下滑塊與機架或與機架固結的支座或直線驅動機構支座固接。或d.經由上導軌與下滑塊相連接；上滑塊與框架固接，下導軌與機架或與機架固結的支座或直線驅動機構支座固接。
當然，在a.上滑塊與下滑塊之間、在b.上滑塊與下導軌之間、在c.上導軌與下導軌之間或在d.上導軌與下滑塊之間可有連接件，經連接件將兩者連接，即經連接件將上導軌滑塊元件組和下導軌滑塊元件組連接；上述連接件可為固定連接件也可為浮動連接件。
上述承載及導向機構組還包括橫向連接件，橫向連接件將兩個平行的承載及導向機構組橫向連為一體，形成橫向集成的承載及導向機構組。橫向連接件可與直線驅動機構的驅動輸出端連接，在直線驅動機構的驅動下，橫向集成的承載及導向機構組沿框架一側同步驅動框架。
上述承載及導向機構組還包括直向連接件，直向連接件將框架對側且同軸的兩個承載及導向機構組或兩個橫向集成的承載及導向機構組或一承載及導向機構組一橫向集成的承載及導向機構組直向連為一體，形成直向集成的承載及導向機構組。直向連接件可與直線驅動機構的驅動輸出端連接，在直線驅動機構的驅動下，推動其上兩端的承載及導向機構組分別在框架相對的兩側同步驅動框架。
上述承載及導向機構組中的上、下導軌滑塊元件組中的導軌與滑塊間的運動聯接類型為V級移動副或IV級圓柱副即滾動直線導軌副、滑動直線導軌副、滾動花鍵副、滑動花鍵副或滾動圓柱導套副、滑動圓柱導套副等。
上述承載及導向機構組中的上導軌滑塊元件組中的上滑塊或上導軌可直接設計為框架框體的一部分；上述承載及導向機構組中的下導軌滑塊元件組中的下滑塊或下導軌可直接設計為其支座或直線驅動機構支座的一部分。
框架驅動裝置還可以包括有位移檢測機構，在驅動裝置上設置數字檢測傳感元件，同步連續地檢測讀取框架的動作狀態及位移信息并傳輸到計算機，經由計算機計算框架的位置坐標、并與機器的其他執行及檢測機構配合，完成對機器的運行控制。
上述位移檢測機構可采用直線數字光柵尺或光電數字編碼器為位移檢測元件，作為框架及框架驅動裝置的位移、運行狀態、行程、位置坐標、運動限位和運行控制的傳感元件。
上述的直線驅動機構可為同步皮帶機構、滾珠螺桿機構，或為直線電動機等。
上述的直線驅動機構可與承載及導向機構組集成安置在同一支座上，或位于其上；或位于其一側或者其兩者。
上述的直線驅動機構的驅動輸出端可與承載及導向機構組相連接，或經固定連接件、浮動連接件、橫向連接件、直向連接件與承載及導向機構組相連接，經由承載及導向機構組驅動框架；上述的直線驅動機構的驅動輸出端也可與框架相連接，直接驅動連接在承載及導向機構組上的框架。
上述直線驅動機構與驅動源相連接，承接驅動源的驅動力以及完成動力轉換，驅動或經承載及導向機構組驅動框架作平面運動。
由于本發明實現了將框架及框架上的被縫制物的荷重直接由驅動裝置傳遞給機架，消除了現有技術即臺面承重方式在框架驅動中的不良影響，改善了因摩擦失效和沖擊失效導致的框架、驅動構件、被驅動構件、臺板、聯接蓋板和其他相關構件的損毀；由于無須臺面承重，甚至無須臺面，消除了框架與臺面的磨擦和運動干涉，這樣將有效地提高框架平面運動的移動精度和移動速度。因此，本發明可提高縫紉機或刺繡機的生產效能和產品品質。
圖1是本發明的立體結構示意圖；圖2是圖1的A-A剖視示意圖；圖3是本發明的橫向集成的承載及導向機構組與同步皮帶組直線驅動機構相結合的結構示意圖；圖4是圖3的A-A剖視圖；圖5是本發明的承載及導向機構組以下滑塊與直線驅動機構支座相固結的分解示意圖；圖6是圖5中的承載及導向機構組的結構放大圖；圖7是本發明的承載及導向機構組的實施例之一上、下導軌滑塊元件組均為移動副；即均為直線導軌滑塊，且上滑塊經連接件、橫向連接件與下滑塊相連的橫向集成的承載及導向機構組的結構示意圖；圖8是本發明的承載及導向機構組的實施例之一上、下導軌滑塊元件組均為移動副；即均為直線導軌滑塊，且上導軌經連接件、橫向連接件與下滑塊相連的橫向集成的承載及導向機構組的結構示意圖；圖9是本發明的承載及導向機構組的實施例之一上、下導軌滑塊元件組分別為圓柱套筒副和移動副；即以導桿開口導套、直線導軌滑塊、連接件和橫向連接件組成的橫向集成的承載及導向機構組的結構示意圖；圖10是本發明的承載及導向機構組的實施例之一上、下導軌滑塊元件組均為圓柱套筒副；即以導桿導套、導桿開口導套、連接件和橫向連接件組成的橫向集成的承載及導向機構組的結構示意圖；圖11是本發明的承載及導向機構組的實施例之一上、下導軌滑塊元件組均為圓柱套筒副；即以兩組導桿開口導套、連接件和橫向連接件組成的橫向集成的承載及導向機構組的結構示意圖；圖12是本發明的承載及導向機構組的實施例之一帶浮動連接件的橫向集成的承載及導向機構組的結構示意圖；其上、下導軌滑塊元件組均為移動副；即以兩組直線導軌滑塊、浮動連接件、橫向連接件組成的橫向集成的浮動型承載及導向機構組；圖13是本發明采用直向集成的承載及導向機構組和直線驅動機構集成的直向集成的框架驅動裝置結構示意圖；圖14是圖13的分解示意圖；圖15是本發明的承載及導向機構組中將框架和支座直接作為導軌使用的承載及導向機構組的結構剖視示意圖；圖16是本發明的以直向集成的承載及導向機構組的下滑塊與直線驅動機構相連接的另一種直向集成的框架驅動裝置的分離結構示意圖；圖17是本發明的承載及導向機構組與滾珠螺桿直線驅動機構相集成的框架驅動裝置的立體結構示意圖；圖18是本發明在X向上設置2組共4個承載及導向機構組，其中一端2個為有驅動源的框架驅動裝置，另一端2個為承載及導向機構組，Y向上設置2個直向集成的框架驅動裝置的實施方案的連接狀態示意圖；圖19是本發明的各框架驅動裝置和承載及導向機構組的上導軌連結為整體矩形的實施方案的立體結構示意圖；圖20是本發明在X向上設置一組共2個框架驅動裝置、Y向上設置一組4個直向集成的框架驅動裝置，且上導軌互為獨立的實施方案的連接狀態示意圖；圖21是本發明的框架驅動裝置中位移檢測機構為光電旋轉編碼器及其應用的立體示意圖。
圖22是本發明的框架驅動裝置中位移檢測機構為直線光柵傳感器及其應用的立體示意圖；圖23是本發明的承載及導向機構組與直線驅動機構各自獨立支座，且連接方式為左或右連接的結構示意圖。
圖24是本發明的兩承載及導向機構組與直線驅動機構各自獨立支座，且經橫向連接件連接后與直線驅動機構相連接的橫向集成的框架驅動裝置的結構示意圖。
圖25是本發明的承載及導向機構組與直線驅動機構相分離，分別承載導向及驅動框架實施例的結構示意圖。
圖26是本發明的承載及導向機構組與直線驅動機構相分離，分別承載導向及驅動框架的另一實施例的結構示意圖。
圖27是圖25的承載及導向機構組、直線驅動機構分別與框架相連接的分離結構示意圖。
圖28是圖26的承載及導向機構組、直線驅動機構分別與框架相連接的分離結構示意圖。
圖29是另一種實施例的結構示意圖。
圖例說明1、承載及導向機構組11、上導軌12、上滑塊13、下導軌14、下滑塊15、皮帶連接板16、滑塊滾珠17、支座2、皮帶直線驅動機構21、主動軸22、主動輥23、同步皮帶24、被動輥25、被動軸26、驅動機構支座27、驅動銷柱3、連接件4、橫向連接件5、浮動連接件
51、下連接塊52、后桿53、前桿54、上連接塊6、直向連接件7、框架71、上滾輪72、下滾輪73、框體A74、框體B75、弧形上導軌76、弧形下導軌8、滾珠螺桿直線驅動機構81、圓錐齒輪82、螺桿83、滾珠螺母9、直線光柵傳感器91、傳感器體92、傳感器讀頭10、光電旋轉編碼器100、驅動源實施方式請參見圖1和圖2，圖1是本發明的一種實施例的立體結構示意圖，圖2是圖1的A-A剖視示意圖。從圖中可以看出，本發明是由同步皮帶直線驅動機構2與承載及導向機構組1組成。承載及導向機構組1是由上導軌11和可在上導軌上移動的上滑塊12所組成的上導軌滑塊元件組以及下導軌13(見圖2)和可在下導軌上移動的下滑塊14所組成的下導軌滑塊元件組組成。上、下滑塊12和14間有連接件3，將它們連接為一體；直線驅動機構由帶驅動源(未畫出)的主動軸21、主動輥22、同步皮帶23、被動輥24、被動軸25組成，主動輥22和被動輥24分別位于支座26的兩端，主、被動軸21和25穿過支座26與主、被動輥22和24固接，同步皮帶23套在主、被動輥22和24上；承載及導向機構組1上的下導軌13固定在直線驅動機構的支座26上，支座26固結在縫紉或刺繡機的機架上(未畫出)，下滑塊14與驅動機構的同步皮帶23連接，帶動承載及導向機構組1上的上導軌滑塊元件組作直線運動，上導軌滑塊元件組的上導軌11與縫紉或刺繡機的框架7相固接。
顯見，當框架7隨上導軌滑塊元件組橫向驅動時，上導軌滑塊元件組還可引導框架7做縱向移動。同時，承載及導向機構組1將承接框架7及其上的荷重，并將荷重經支座26傳給機架(未畫出)。
當然，承載及導向機構組1上的下導軌13也可以不固定在支座26上，而與其它物件固接，同樣可將所載之荷傳給機架或地面即可。
上述承載及導向機構組中的上、下導軌滑塊元件組中的導軌與滑塊間的運動聯接類型為V級移動副或IV級圓柱副即滾動直線導軌副、滑動直線導軌副、滾動花鍵副、滑動花鍵副或滾動圓柱導套副、滑動圓柱導套副等。
上述的上、下導軌滑塊元件組可以采用如日本THK公司、日本NSK公司或其他廠商的移動副或圓柱副類的直線產品改裝后替代，也可按實際需要設計更適用的移動副或圓柱導套副元件。
圖3是本發明的橫向集成的承載及導向機構組與直線驅動機構相結合的橫向集成的框架驅動裝置的結構示意圖；本圖中，橫向集成的承載及導向機構組是由兩個獨立的承載及導向機構組1通過橫向連接件4連接而成，橫向集成的承載及導向機構組的橫向連接件4和同步皮帶連接板15與直線驅動機構的同步皮帶23固接，兩根下導軌13分別固定在直線驅動機構的支座26兩側的上平面上，上導軌11與框架(未畫出)固接，交替旋轉的主動軸21經皮帶輪22、24、皮帶23帶動橫向集成的承載及導向機構組的上導軌滑塊元件組作往復運動。
圖4是圖3的A-A剖視圖；從圖中可清楚地看出橫向集成的承載及導向機構組與直線驅動機構的連接關系。
圖5是本發明的橫向集成的承載及導向機構組的下滑塊與直線驅動機構支座相固結的橫向集成的框架驅動裝置的分解示意圖；承載及導向機構組1與直線驅動機構2相接方式為多個下滑塊14與直線驅動機構2的支座26相固結，并且在兩根下導軌13的兩端設置了橫向連接板4，通過后端的橫向連接板4與同步皮帶連接板15將同步皮帶23和承載及導向機構組1的下導軌13固接。在同步皮帶23的作用下經下導軌13驅動上導軌滑塊元件組運動。顯見，該技術方案可以實現承載及導向機構組1的上導軌滑塊元件組相對與直線驅動機構2的支座26的懸臂外伸以及縮返。
圖6是圖5中所示的承載及導向機構組的結構放大圖。
圖7是本發明的承載及導向機構組中上、下導軌滑塊元件組均為導軌滑塊式且上滑塊的開口向上的橫向集成的承載及導向機構組的結構示意圖；其上滑塊12與下滑塊14都是直線導軌滑塊式結構上滑塊12與下滑塊14經連接件3、橫向連接件4相固結，上滑塊12與下滑塊14的凹槽的槽口的朝向是背向的，橫向連接件4將兩個結構相同的承載及導向機構組1橫向連為一體，形成導軌滑塊式橫向集成的承載及導向機構組。
圖8是本發明的承載及導向機構組均為導軌滑塊式且上滑塊的開口向下的橫向集成的承載及導向機構組的結構示意圖；它與圖7的結構基本相近，所不同的是上導軌11與下滑塊14經連接件3、橫向連接件4相固結，其上的上滑塊12與下滑塊14凹槽的槽口同向且向下。
圖9是本發明的承載及導向機構組中上、下導軌滑塊元件組的導軌滑塊分別為導桿開口導套式和導軌滑塊式的橫向集成的承載及導向機構組的結構示意圖；這種結構的承載及導向機構組1的下部為下導軌13和可在其上移動的下滑塊14以及上部為導桿的上導軌11和可在其上移動的開口導套式上滑塊12組成；上滑塊12經連接件3與下滑塊14固結在一起；兩個結構相同的承載及導向機構組1，通過橫向連接件4聯接成一體，形成導軌滑塊和導桿導套混合的橫向集成的承載及導向機構組。
圖10是本發明的承載及導向機構組中上、下導軌滑塊元件組的導軌滑塊分別為導桿閉合導套和導桿開口導套的橫向集成的承載及導向機構組的結構示意圖；本圖所示的承載及導向機構組與圖9所示的承載及導向機構組的結構基本相同，所不同的是其下部為開口導套式下滑塊14，上部為閉合式導套上滑塊12，上滑塊12經連接件3與下滑塊14固結在一起，兩個結構相同的承載及導向機構組通過橫向連接件4連成一體，形成導桿閉合導套、導桿開口導套混成的橫向集成的承載及導向機構組。
圖11是本發明的承載及導向機構組中的元件均為導桿和開口導套的橫向集成的承載及導向機構組的結構示意圖；本圖與圖9相比基本相同，所不同的是下滑塊14為開口式導套，下導軌13為導桿，形成以上、下兩組導桿開口導套組合的橫向集成的承載及導向機構組。
圖12是本發明的帶浮動連接件的橫向集成的承載及導向機構組的結構示意圖。其上的上滑塊12與下滑塊14都是帶凹槽的導軌滑塊式結構，上滑塊12與下滑塊14的凹槽的槽口的朝向是背向的，上滑塊12經浮動連接件5與下滑塊14連接在一起。浮動連接件5的下連接塊51與下滑塊14相固接，上連接塊54與上滑塊12固接，下連接塊51和上連接塊54之間活動連接有后桿52與前桿53，上連接塊54、前桿53、后桿52、下連接塊51組成一四桿機構，在此四桿機構作用下，固接在框架7(未畫出)上的上導軌滑塊元件組的上導軌11可隨框架沿垂直方向自適應浮動，以保障當被驅動點沿垂直方向出現微小改變時有效的避開干涉以驅動框架。橫向連接件4將兩個結構相同的浮動型承載及導向機構組橫向連為一體，形成橫向集成的浮動型承載及導向機構組。本實施例可以實現承載及導向驅動裝置在對框架平面驅動中的微量高程變化并進行自動調整，以減少框架驅動中的運動干涉及運行阻力。
圖13是本發明采用直向集成的承載及導向機構組和直線驅動機構一體的直向集成的框架驅動裝置的結構示意圖；在支座26上，前后兩端各安置有一個橫向集成的承載及導向機構組1，通過直向連接件6將此兩個橫向集成的承載及導向機構組1的橫向連接件4連接，用位于前端的主動軸21經皮帶輪22、24、皮帶23、橫向連接件4、直向連接件6帶動兩個橫向集成的承載及導向機構組的上導軌滑塊元件組作往復運動。
圖14是圖13的直向集成的承載及導向機構組與直線驅動機構的分解示意圖。
圖15是在本發明的框架驅動裝置中將框架和支座直接作為導軌使用的結構剖視示意圖；此圖說明沿框架7的內側面上做有兩條弧形上導軌75，上滑塊12上裝有兩列上滾輪71，上滑塊12經上滾輪71相對運動于框架7內側面的弧形導軌75上，并驅動框架7橫向運動。同理支座26的內側做有兩條弧形下導軌76，下滑塊14通過兩列下滾輪72在支座26(或支座17)的弧形下導軌76上往復運動。
圖16是本發明的承載及導向機構組的下導軌滑塊元件組的下滑塊與支座相接的直向集成的框架驅動裝置的結構示意圖；本圖與圖14相似，即在支座26上，前后兩端各安置有一個橫向集成的承載及導向機構組1，通過直向連接件6將此兩個橫向集成的承載及導向機構組1的橫向連接件4連接，用位于前端的主動軸21經皮帶輪22、24、皮帶23、橫向連接件4、直向連接件6帶動兩個橫向集成的承載及導向機構組1的上導軌滑塊元件組作往復運動。
不同的是在本例中，后端的橫向集成的承載及導向機構組1是以一組下滑塊14與支座26固結的。顯見，在下滑塊14的約束下，下導軌13可帶動上滑塊12、上導軌11隨直線驅動機構的驅動可以相對于支座26懸臂外伸及回縮。
由于本實施例可實現承載及導向機構組1相對與驅動機構2的支座26的懸臂外伸以及回縮，從而可實現減小機器靜態占地面積，并方便機器的安裝、維護、生產操作以及運輸等。
圖17是本發明中采用滾珠螺桿傳動結構的框架驅動裝置的立體結構示意圖；由圖可見主動軸21經一對圓錐齒輪81帶動螺桿82旋轉，螺桿82帶動其上的滾珠螺母83做直線運動；滾珠螺母83帶動連接在其上的橫向集成的承載及導向機構組作直線運動。本例說明直線驅動機構2除了可用同步皮帶傳動結構外，還可采用滾珠螺桿等其它傳動機構組成的直線驅動機構。
圖18是本發明在X向上設置2組4個承載及導向機構組，其中一端2個為有驅動源的框架驅動裝置、另一端2個為安裝在支座上的無直線驅動機構的承載及導向機構組，Y向上設置2個直向集成的框架驅動裝置的連接狀態示意圖。從圖中可以看出，在Y向上有兩個直向集成的框架驅動裝置，在X向上的一端有一組共兩個框架驅動裝置，分別承載和導向驅動框架7的框體A73和框體B74。在該實施案中，Y向的全部和X向的一組連接有驅動源100，X向的另一組則未連接驅動源100，未連接驅動源100的2個安裝在支座上的無直線驅動機構的承載及導向機構組在此僅作為承載及導向作用，以避免兩組驅動裝置由于非同步驅動所導致的運動干涉。
當框架的規格較大但長寬比較小時可采用本實施案。
圖19是本發明的承載及導向機構組1的上導軌全體集成為整體閉合矩形上導軌的立體結構示意圖；將各承載及導向機構組1上的各上導軌11相連為一閉合矩形導軌體，安裝在各上滑塊12上，矩形導軌體同時也固定在框架底面，在X、Y向驅動源100、各直線驅動機構2和承載及導向機構組1的驅動下矩形導軌體帶動框架做平面運動。本實施案較適用于小規格的框架。
圖20是本發明在X向的一端設置一組兩個框架驅動裝置；Y向上設置4個直向集成的框架驅動裝置的使用狀態示意圖。框架驅動裝置上的各導軌11固結在框架底面，在驅動源100、線驅動機構2和承載及導向機構組1的驅動下上導軌11帶動框架做X、Y平面運動。
本實施案更適用于大尺寸框架且長寬比較大時。
圖21是本發明的框架驅動裝置中光電旋轉編碼器應用的實施方案的立體示意圖；由圖可見，光電旋轉編碼器10安裝在框架驅動裝置的主動軸21的一個軸端；在X向和Y向驅動裝置中各安裝有一個光電旋轉編碼器10，通過光電旋轉編碼器10對主動軸21的即時檢測，可同步連續地檢測讀取框架的位移以及狀態信息，并將有關信息傳輸到計算機，經由計算機計算出行程、位置坐標等，并與機器的其他執行及檢測機構配合，完成對機器的運行控制。
圖22是本發明的框架驅動裝置中直線光柵傳感器的實施方案的立體示意圖；由圖可見直線光柵傳感器9安裝在直線驅動機構2的安裝有承載及導向機構組1的支座26上，即傳感器體91固定在支座26外側面上，傳感器讀頭92固定在橫向連接板4的外延端。當承載及導向機構組1的下滑塊13受驅運動的同時，連接在其上的傳感器讀頭92將同步地在傳感器體91內移動，移動中的傳感器讀頭92將同步且連續讀取位移及狀態信息，并將此信息送達計算機。顯見，當于框架的X向和Y向框架驅動裝置中各設置1個安裝有直線光柵傳感器的框架驅動裝置，將同步檢測到的框架的狀態及位移信息送達計算機，計算機將由此給出框架的當前狀態、位移量及位置坐標，并根據框架的運行姿態和位置坐標協調控制縫紉或刺繡機的整機高速運行。
圖23是本發明的承載及導向機構組與直線驅動機構各自獨立支座的連接結構示意圖；本圖中，承載及導向機構組1位于直線驅動機構2的一側，通過連接件3的外延端與直線驅動機構2的皮帶23固接；下端與一獨立的支座17相固接，該支座17可與直線驅動機構2的支座26相接，也可單獨與其它物體相接，只要達到能將其上的承載及導向機構組1所受的框架及框架上承載物之承重傳向地面即可，如通過縫紉機或刺繡機的機架、或者其它支撐件傳給地面。顯然，承載及導向機構組1還可位于直線驅動機構的另一側或同時位于其兩側。
圖24是本發明的承載及導向機構組與直線驅動機構各自獨立支座，且經橫向連接件連接的框架驅動裝置的結構示意圖。本圖中，位于直線驅動機構2兩側的兩承載及導向機構組1經下導軌14固結在各自的支座17上，通過橫向連接件4與直線驅動機構2的皮帶23固接，通過直線驅動機構2、橫向連接件4、兩承載及導向機構組1驅動框架運行，從而實現本發明對縫紉及刺繡機框架的承載、導向及驅動功能。
圖25是本發明的承載及導向機構組與直線驅動機構相分離，分別承擔承載及導向框架以及驅動框架的兩種不同功能的實施例的結構示意圖。從圖中可以看出，該實施例中X向上設置2組4個承載及導向機構組1；Y向上設置2個直向集成的承載及導向機構組1；各承載及導向機構組1安置在各自的支座17上。在X向上的一端有一個直線驅動機構2；在Y向上的一端有兩個直線驅動機構2；兩個驅動源100分別連接并帶動X和Y向上的直線驅動機構2，經由直線驅動機構2上的驅動銷柱27驅動框架7做平面運動。
可見，在該實施案中，X、Y向的各承載及導向機構組托起框架，提供框架的承載和運動導向；而X、Y向的各直線驅動機構2則通過銷柱27驅動框架。
圖26是本發明的承載及導向機構組與直線驅動機構相分離，分別承擔承載及導向框架以及驅動框架的兩種不同功能的另一實施例的結構示意圖。
從圖中可以看出，該實施例中X向上設置2組4個承載及導向機構組1，Y向上設置3列6個承載及導向機構組1；各承載及導向機構組1安置在各自的支座17上托起框架，提供框架的承載和運動導向。在X向上的一端有一個直線驅動機構2，在Y向上有兩個直向集成的直線驅動機構2，兩個驅動源100分別連接并帶動X和Y向上的直線驅動機構2，經由直線驅動機構2上的驅動銷柱27驅動框架7做平面運動。
可見，在該實施案中，X、Y向的各承載及導向機構組也承擔了托起框架，提供框架的承載和運動導向功能，而X、Y向的各直線驅動機構2同樣通過驅動銷柱27驅動框架。
圖27是圖25的承載及導向機構組、直線驅動機構分別與框架相連接的分離結構示意圖。
承載及導向機構組1的上導軌11固結在框架7底部的大凹槽中，直線驅動機構2上的驅動銷柱27安置在框架7底部的另一小凹槽內，安置在小凹槽內的驅動銷柱27在直線驅動機構2的帶動下驅動框架7做橫向移動。
圖28是圖26的承載及導向機構組、直線驅動機構分別與框架相連接的分離結構示意圖。
承載及導向機構組1的上導軌11固結在框架7底部的大凹槽中，直線驅動機構2上的一對驅動銷柱27安置在框架7底部的另兩條小凹槽內，由于該對驅動銷柱27可經調整夾緊在作為兩小凹槽間壁的直軌上，故與圖27的結構相比，該實施例由于可消除驅動銷柱27與小凹槽間的運動間隙，所以其無間隙驅動方式可提高框架的平面驅動精度。
圖29是本發明的另一實施例連接件3為一組件，經橫向連接件4跨接多個下滑塊14，連接件3上安裝多個上滑塊12，上導軌11及連接在其上的框架(未畫出)在多個上滑塊12的約束下運動。
從上述實例施的描述，可以得出，本發明的實質要點就在于提供了一種多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動方法及其裝置，改用該裝置，可以消除傳統的框架與臺面間的磨擦阻力和運動干涉，甚至可以取消傳統的多頭縫紉或刺繡機的臺面。
權利要求
1.一種多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動方法，其特征在于改變傳統的臺面承重方式，改用既可承載又可導向驅動框架的裝置，進而消除傳統的框架與臺面間的磨擦阻力和運動干涉。
2.一種多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動裝置，它包括直線驅動機構；其特征在于框架驅動裝置還包括承載及導向機構組；承載及導向機構組的上部與框架固接，下部固定于支撐件上，直線驅動機構驅動框架運動。
3.根據權利要求2所述的多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動裝置，其特征在于所述承載及導向機構組由上、下兩部分組成，即由上導軌和可沿上導軌移動的上滑塊所組成的上導軌滑塊元件組及由下導軌和可沿下導軌移動的下滑塊所組成的下導軌滑塊元件組組成；上導軌滑塊元件組位于下導軌滑塊元件組之上，且上、下導軌的軸線相互正交。
4.根據權利要求3所述的多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動裝置，其特征在于所述承載及導向機構組的上導軌滑塊元件組中的上導軌或上滑塊與框架固接；下導軌滑塊元件組中的下導軌或下滑塊與支座或直線驅動機構的支座固接；中部與直線驅動機構的輸出端固接。
5.根據權利要求3所述的多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動裝置，其特征在于所述承載及導向機構組的上導軌滑塊元件組中的上導軌或上滑塊與框架固接；下導軌滑塊元件組中的下導軌或下滑塊與支座或直線驅動機構的支座固接；直線驅動機構的輸出端與框架相接。
6.根據權利要求3至5中任何一項權利要求所述的多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動裝置，其特征在于所述承載及導向機構組的上導軌滑塊元件組與下導軌滑塊元件組之間有固定連接件或浮動連接件。
7.根據權利要求5所述的多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動裝置，其特征在于所述承載及導向機構組還包括橫向連接件，橫向連接件將兩個平行的承載及導向機構組橫向連為一體，形成橫向集成的承載及導向機構組。
8.根據權利要求6所述的多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動裝置，其特征在于所述承載及導向機構組還包括直向連接件，直向連接件將框架對側且同軸的兩個承載及導向機構組或兩個橫向集成的承載及導向機構組直向連為一體，形成直向集成的承載及導向機構組。
9.根據權利要求6所述的多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動裝置，其特征在于所述承載及導向機構組的上、下導軌滑塊元件組中的導軌與滑塊間的運動聯接為V級移動副，或IV級圓柱副。
10.根據權利要求6所述的多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動裝置，其特征在于上導軌滑塊元件組中的上滑塊或上導軌直接為框架框體的一部分或下導軌滑塊元件組中的下滑塊或下導軌直接為支座或直線驅動機構支座的一部分。
全文摘要
一種多頭縫紉或刺繡機框架的承載和導向驅動方法和裝置，將改變傳統的臺面直接承載框架重量方式，甚至無須傳統的臺面。使用既可承載又可導向驅動框架的裝置，可以消除框架與臺面間的磨擦阻力和運動干涉。裝置包括直線驅動機構；承載及導向機構組。承載及導向機構組的上部與框架固接，下部固定在機架或與機架固接的支座或直線驅動機構支座上。驅動裝置承接與其相連接的框架及框架上被縫制物的荷重，并將此荷重傳遞至機架，它既可承載又可導向驅動框架。圖示是一種在X向上設置2組4個框架驅動裝置，Y向上設置2個直向集成的框架驅動裝置，在驅動源100、直線驅動機構2、承載及導向機構組1作用下，驅動框架7的框體A73和框體B74做平面運動。
文檔編號D05C9/00GK1932114SQ20051009895
公開日2007年3月21日 申請日期2005年9月16日 優先權日2005年9月16日
發明者陳志民, 陳穎 申請人:陳志民