繡花機針桿與壓腳聯合驅動機構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了繡花機針桿與壓腳聯合驅動機構。現有繡花機的壓腳驅動滑塊與壓腳接觸時很難避免沖擊。本實用新型的主動非圓齒輪固接在主軸上，并與固接在從動軸上的從動非圓齒輪嚙合；第一連桿的一端與從動非圓齒輪鉸接，另一端與第一滑塊鉸接；第一滑塊與機架的豎直滑軌構成滑動副，并與固接在針桿上的死點塊固接；凸輪固接在主軸上，滾子與凸輪構成凸輪副；三眼連桿的三個端部分別與滾子、機架和第二連桿的一端鉸接；第二連桿的另一端與壓腳驅動塊鉸接；針桿豎直設置，彈簧套置在針桿上；第二滑塊與針桿構成滑動副，并通過彈簧連接；第二滑塊與壓腳固接。本實用新型可實現壓腳與壓腳驅動塊接觸時無沖擊，在壓腳下落過程中實現平穩過渡。
【專利說明】
繡花機針桿與壓腳聯合驅動機構
技術領域
[0001] 本實用新型屬于機械技術領域，涉及繡花機，具體涉及一種繡花機針桿與壓腳聯 合驅動機構。
【背景技術】
[0002] 電腦繡花機是當代最先進的繡花機械，它能使傳統的手工繡花得到高速度、高效 率的實現，并且還能實現手工繡花無法達到的"多層次、多功能、統一性和完美性"的要求。
[0003] 電腦繡花機的主運動與縫紉機類似，主要的繡花動作分為面線和底線的運動。而 針桿的運動是按一定運動規律的上下往復運動。在傳統的繡花機中針桿上連著壓腳，針桿 由針桿驅動機構帶動運動，壓腳在針桿下落過程的前一段時間里與針桿一同運動，而與壓 腳驅動機構的滑塊是分離的。而在下落一段過程之后壓腳驅動滑塊與壓腳接觸并決定壓腳 的運動。在這個接觸的過程中由于設計的原因很難避免沖擊，而這是造成繡花機振動的重 要原因。所以需要在設計時盡量減小沖擊，這就需要從針桿驅動機構或者壓腳驅動機構入 手。現在一般的針桿驅動機構是一個六桿機構，而壓腳驅動機構一般是一個凸輪連桿機構。
【發明內容】
[0004] 本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提出一種繡花機針桿與壓腳聯合驅動 機構，實現針桿運動特性曲線按照預先設計的特性曲線運動，配合凸輪連桿壓腳驅動機構 的運動特性，從而減小壓腳與壓腳驅動滑塊接觸時的速度差，減小沖擊。
[0005] 為了達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：
[0006] 本實用新型包括非圓齒輪-曲柄滑塊針桿驅動機構、針桿和壓腳驅動機構;所述的 非圓齒輪-曲柄滑塊針桿驅動機構包括主動非圓齒輪、主軸、從動非圓齒輪、從動軸、第一連 桿和第一滑塊;所述的主軸與從動軸均通過軸承支承在機架上;所述的主動非圓齒輪固接 在主軸上，并與固接在從動軸上的從動非圓齒輪嚙合;所述第一連桿的一端與從動非圓齒 輪鉸接，另一端與第一滑塊鉸接;所述的第一滑塊與機架的豎直滑軌構成滑動副，并與固接 在針桿上的死點塊固接;所述的壓腳驅動機構包括凸輪、滾子、三眼連桿、第二連桿、壓腳驅 動塊、彈簧和第二滑塊;所述的凸輪固接在主軸上，滾子與凸輪構成凸輪副；所述三眼連桿 的三個端部分別與滾子、機架和第二連桿的一端鉸接;第二連桿的另一端與壓腳驅動塊鉸 接;針桿豎直設置，彈簧套置在針桿上;第二滑塊與針桿構成滑動副，并通過彈簧連接;所述 的第二滑塊與壓腳固接。
[0007] 所述從動非圓齒輪的轉動中心到機架豎直滑軌的距離大于或等于5mm。
[0008] 本實用新型具有的有益效果是：
[0009] 1、本實用新型通過非圓齒輪的嚙合傳動，使主軸的勻速轉動經過非圓齒輪副和曲 柄滑塊的傳動，帶動滑塊變速往復運動。使得滑塊能實現預先設計的速度特性曲線運動。
[0010] 2、滿足預先設計的優點就是在壓腳驅動塊與壓腳接觸之后運動速度與針桿的運 動速度相同，而使通過彈簧連接在針桿上的壓腳的沖擊減小，并有一個平穩的過度時期，使 機構運動過程中的振動與沖擊減到最小。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本實用新型機構的原理示意圖；
[0012] 圖2是通過實例計算求得的第一滑塊的理想速度特性與壓腳驅動塊速度特性曲線 對比圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[0014] 如圖1所示，繡花機針桿與壓腳聯合驅動機構，包括非圓齒輪-曲柄滑塊針桿驅動 機構、針桿14和壓腳驅動機構;非圓齒輪-曲柄滑塊針桿驅動機構包括主動非圓齒輪1、主軸 2、從動非圓齒輪3、從動軸4、第一連桿6和第一滑塊7;主軸2與從動軸4均通過軸承支承在機 架8上;主動非圓齒輪1固接在主軸2上，并與固接在從動軸4上的從動非圓齒輪3嚙合;第一 連桿6的一端與從動非圓齒輪3在鉸接點處通過鉸鏈5鉸接，另一端與第一滑塊7鉸接;第一 滑塊7與機架的豎直滑軌構成滑動副，并與固接在針桿14上的死點塊固接;從動非圓齒輪3 轉動中心到豎直滑軌的距離為5mm。壓腳驅動機構包括凸輪9、滾子10、三眼連桿11、第二連 桿12、壓腳驅動塊13、彈簧15和第二滑塊16;凸輪9固接在主軸2上，滾子10與凸輪構成凸輪 畐IJ;三眼連桿11的三個端部分別與滾子10、機架8和第二連桿12的一端鉸接;第二連桿12的 另一端與壓腳驅動塊13鉸接;針桿14豎直設置，彈簧15套置在針桿上;第二滑塊16與針桿構 成滑動副，并通過彈簧15連接;第二滑塊16與壓腳固接。
[0015]該繡花機針桿與壓腳聯合驅動機構的工作原理：
[0016]主軸2與電機連接，驅動非圓齒輪-曲柄滑塊針桿驅動機構和壓腳驅動機構。非圓 齒輪-曲柄滑塊針桿驅動機構中，主軸2帶動主動非圓齒輪勻速轉動;主動非圓齒輪1帶動從 動非圓齒輪3轉動，從動非圓齒輪通過第一連桿6帶動第一滑塊7上下往復運動。壓腳驅動機 構中，凸輪由主軸2驅動，所以凸輪9的轉動與非圓齒輪1同步，凸輪9與滾子10接觸，滾子鉸 接在三眼連桿11上，所以凸輪9轉動帶動三眼連桿11的轉動，三眼連桿11帶動第二連桿12運 動;第二連桿12帶動壓腳驅動塊13上下往復運動。針桿14通過死點塊與第一滑塊7固接，保 持一致的運動。而第二滑塊16在與壓腳驅動塊13接觸之前是與針桿14 一同運動的，接觸之 后彈簧15壓縮，第二滑塊16與壓腳驅動塊13-同運動。第一滑塊7的運動是配合壓腳驅動機 構進行運動的。
[0017]該繡花機針桿與壓腳聯合驅動機構的設計方法:分析壓腳驅動機構的運動特性； 通過壓腳驅動機構的運動分析得到第一滑塊7的理想速度曲線;通過第一滑塊7的理想速度 曲線計算出非圓齒輪副的節曲線，從而設計出兩個非圓齒輪。
[0018]非圓齒輪節曲線的設計是根據第一滑塊7的運動特性來決定的，而第一滑塊7的設 計要求是使壓腳和針桿都能平穩運動并滿足刺布的需求。壓腳驅動機構帶動壓腳驅動塊13 上下滑動，在從最高點向下運動開始一段時間內是第二滑塊16與針桿14一同運動的，也就 表示這個過程中第二滑塊16與第一滑塊7的運動保持一致，而在運動過一段時間之后壓腳 驅動塊13與第二滑塊16相接觸，為了使接觸時壓腳驅動塊13與第二滑塊16不產生沖擊，實 現平穩的過渡，又保證不改變壓腳驅動塊13的運動特性的情況下，需對第一滑塊7的運動特 性進行設計計算。結合針桿的刺布要求與壓腳驅動塊13的速度，需保證主軸2轉角為科pl (圖 2中III位置對應的角度)時壓腳驅動塊13與第二滑塊16接觸，然后設計第一滑塊7的速度， 使與第一滑塊7保持一致運動的第二滑塊16在主軸2轉角為9V時的速度與壓腳驅動塊13的 速度相同，從而不產生碰撞，并且在主軸2從科pi開始再轉過30°的范圍內，第一滑塊7與壓腳 驅動塊13速度相同，實現平穩過渡。由上述分析可得:第一滑塊7的速度曲線中在主軸2轉角 為仏1至約 pl+30°范圍內對應的速度已確定，而且壓腳驅動塊13與第二滑塊16接觸時第一 滑塊7的位置根據彈簧15的長度可確定，第一滑塊7處在最高點的位置和對應的主軸2轉角、 第一滑塊7處在最低點的位置和對應的主軸2轉角根據繡花機尺寸給定。如圖2所示，主軸輸 入的轉速為600rpm時，實線表示第一滑塊7的速度隨主軸轉動的變化圖線，而虛線表示壓腳 驅動塊13隨主軸轉動的變化圖線，其中m~IV段為第一滑塊7與壓腳驅動塊13的速度相同 段，n~m段為從最高點到壓腳驅動塊13與第二滑塊16開始接觸點的速度變化曲線，IV~ v段為繼續向下到最低點的過程，而v~VI段和I~n段拼接起來就是從最低點到最高點 的速度曲線。第一滑塊7在I~n段、n~m段、iv~v和v~vi段的速度曲線分別由滿足對 應曲線段端點條件的多項式函數確定。
[0019]在得到第一滑塊7的理想速度曲線后，可以通過反求確定非圓齒輪副的傳動比，從 而計算非圓齒輪副的節曲線。根據第一滑塊7的理想速度曲線、壓腳驅動塊13與第二滑塊16 的接觸位置確定第一滑塊7在主軸轉過角度％后所處的位置，第一滑塊7的位置與主軸轉角 的的具體函數關系可由圖2所示的第一滑塊7的速度曲線方程積分得到，由此可解得從動非 圓齒輪的轉角關于主軸轉角科（即主動非圓齒輪轉角）的函數表達式，進而計算出非圓齒輪 副的傳動比、主動非圓齒輪對應主軸轉角的向徑和從動非圓齒輪對應轉角的向徑，進而求 得非圓齒輪副的節曲線方程。
【主權項】
1. 繡花機針桿與壓腳聯合驅動機構，包括非圓齒輪-曲柄滑塊針桿驅動機構、針桿和壓 腳驅動機構，其特征在于:所述的非圓齒輪-曲柄滑塊針桿驅動機構包括主動非圓齒輪、主 軸、從動非圓齒輪、從動軸、第一連桿和第一滑塊;所述的主軸與從動軸均通過軸承支承在 機架上;所述的主動非圓齒輪固接在主軸上，并與固接在從動軸上的從動非圓齒輪嚙合;所 述第一連桿的一端與從動非圓齒輪鉸接，另一端與第一滑塊鉸接;所述的第一滑塊與機架 的豎直滑軌構成滑動副，并與固接在針桿上的死點塊固接;所述的壓腳驅動機構包括凸輪、 滾子、三眼連桿、第二連桿、壓腳驅動塊、彈簧和第二滑塊;所述的凸輪固接在主軸上，滾子 與凸輪構成凸輪副;所述三眼連桿的三個端部分別與滾子、機架和第二連桿的一端鉸接;第 二連桿的另一端與壓腳驅動塊鉸接;針桿豎直設置，彈簧套置在針桿上;第二滑塊與針桿構 成滑動副，并通過彈簧連接;所述的第二滑塊與壓腳固接。2. 根據權利要求1所述的繡花機針桿與壓腳聯合驅動機構，其特征在于:所述從動非圓 齒輪的轉動中心到機架豎直滑軌的距離大于或等于5_。
【文檔編號】D05C9/20GK205474374SQ201620022712
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月11日
【發明人】沈俊, 孫良, 張國鳳, 武傳宇
【申請人】浙江理工大學