电脑绣花机换色装置的制作方法

专利名称：电脑绣花机换色装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电脑绣花机，特别是涉及电脑绣花机换色装置。
背景技术：
随着人们生活质量的提高，对衣着服饰、家居办公等日常用品的质量档次也提出了苛刻的要求，特别是刺绣产品，精美多彩的刺绣花样、清晰的花样边缘、均匀的花样光泽越来越受到人们的青睐。电脑绣花机换色装置便是服务于绣花机的一个必要机构，它的作用主要是使刺绣花样颜色不再是单一的颜色。电脑绣花机换色装置主要包括两部分，一部分是针杆架驱动装置，另一部分是针位信号采集装置。在针杆架上设置有很多针，每根针上的绣线具有不同的颜色，通过变换针位从而绣出色彩斑斓的花样，使刺绣出来的花样不再是单一的颜色。所以，换色其实也就是换针，由于每针上的绣线各有不同的颜色，所以行内普遍称作“换色”。针杆架驱动装置的作用是使绣花机针杆架左右往复移动，从而变换针位，使绣花机绣出具有颜色变化的绣品。针位信号采集装置的主要作用时采集针位信号，采集到的针位信号输出给主控程序，主控程序判定针位后，向机头下达刺针命令，机头便拨动针杆架的针杆落针，针板孔准确预设在针位上。由花样程序控制针杆架驱动装置，从而控制针杆架的位移，所以，如果信号受机械回差的影响，针杆便会提前或推迟落针，回差较大时，针便扎不到孔内，而会扎到针板上。主控程序根据针位信号通过“花样程序”判断换色动作及其他绣作轨迹，同时把针位标记体现在控制面板上，方便半自动手按换色。现有公知的电脑绣花机针杆架驱动装置由变频电机、圆柱凸轮33、推杆34、推杆驱动座35及推杆驱动座滑轨组成。由变频电机通过齿轮组连接圆柱凸轮，在圆柱凸轮上间隔设置有螺旋凹槽36，推杆34固定设置在驱动座35上，且推杆的轴线与圆柱凸轮的轴线平行，在驱动座的一端固定设置滚针37，该滚针37与螺旋凹槽36滚动配合连接。工作时，由变频电机带动圆柱凸轮转动，旋转一周360°便可更换三个针位，中间经两个平台，滚针在平台时有30°的旋转角度，在此30°的旋转角度上针位保持不动，所以真实的换针角度是90°。圆柱凸轮转动时，在驱动座滑轨的约束下，驱动座做直线位移，带动推杆也做直线位移，当需要针位回转时，变频电机反转，驱动座向相反方向发生位移，如此往复，驱动针杆架发生往复直线位移，完成换针动作。现有电脑绣花机针位信号采集装置由一对啮合的齿轮和光耦挡板组成，其中一大齿轮与圆柱凸轮轴固定连接，另一小齿轮与光耦挡板同轴固定连接且固定设置在箱体上，圆柱凸轮在旋转时，带动大齿轮一起旋转，大齿轮带动小齿轮旋转，小齿轮带动安装在一起的光耦挡板旋转，光耦挡板上设置有两个豁口，通过旋转时阻挡光耦的光束来向电控系统传输电位信号。采用上述结构的电脑绣花机换色装置具有如下不足1、由于光耦挡板的转动是由圆柱凸轮通过固定设置在圆柱凸轮轴上的大齿轮和与光耦挡板同轴连接的小齿轮间接驱动的，光耦挡板所采集到的信号是圆柱凸轮的转动信号，并非是推杆的往复位移信号，需将圆柱凸轮的转动信号转换成推杆的往复位移信号，所以光耦挡板获得的是间接信号，而不是推杆位移的直接信号，这样获得的针位信号，易产生回差现象，所产生的回差值在10° 30°之间，有时高达50°，针位信号回差值大，使得换针时针位不准确，使得绣品花样的边缘清晰度低、颜色层次不分明，绣品的品质低；还有一个缺点就是，由于光耦挡板的旋转运动是由圆柱凸轮驱动的，只要圆柱凸轮转动，光耦挡板就发出针位信号，当针杆架驱动座发生故障不再做往复运行时，而圆柱凸轮继续转动时，光耦挡板会发出假的针位信号，使绣花机产生误动作，这样会损伤针杆架的针杆、针及针板，严重时，会损害机头部分，乃至使整机瘫痪报废；2、使驱动座做产生往复位移的圆柱凸轮与滚针，本身具有如下不足圆柱凸轮的制造工艺复杂，对曲线凹槽曲线曲率的精度要求高，所以制造成本高;滚针与凹槽间为低副传动结构，凹槽受磨损的现象 严重，圆柱凸轮的寿命短；为使滚针沿着凹槽移动，滚针和凹槽间存在间隙，在滚针不磨损的情况下针位偏差大于等于O. 1mm，况且，在圆柱凸轮工作过程中，凹槽受磨损的现象严重，当驱动座做往复位移时，针位回差更大。当针位回差大于
O.Imm时，绣品花样的边缘清晰度低、颜色层次不分明，所以得到的绣品品质低；由于圆柱凸轮旋转90°，推杆带动针杆架变换一个针位，旋转角度很小，直线动作距离长，所以要求驱动电机的功率高；由于曲线凹槽间设置有平台，加之驱动座的运动为变速运动，使换色的时侯换色速度无法提升、跨针换色无法一次换色到位、间隔停顿、运行不流畅、有很大的碰撞噪音。

发明内容
本发明的目的是，针对现有技术中换色装置所采集的针位信号产生回差，使绣品花样的边缘清晰度低、颜色层次不分明，绣品的品质低，以及针位信号采集装置发出假针位信号，导致发生设备事故的缺陷与不足，提供一种能提供准确针位信号、安全可靠的换色装置。本发明的目的是通过下述技术方案实现的一种电脑绣花机换色装置，包括针杆架驱动装置及针位信号采集装置，所述针杆架驱动装置包括驱动针杆架的驱动座、驱动驱动座进行直线往复位移的驱动座驱动装置和驱动座导轨，所述针位信号采集装置包括电位器及电位器轴驱动装置，所述电位器与所述驱动座同步直线往复位移，所述电位器轴驱动装置能将所述电位器的直线位移运动转换成电位器轴的回转运动；所述驱动座通过推杆固定连接针杆架，所述推杆与所述导轨平行设置，所述电位器固定设置在所述驱动座或所述推杆上，实现所述的电位器与所述驱动座同步直线往复位移；所述电位器轴驱动装置由齿轮齿条传动副啮合连接组成，所述齿轮固定设置在所述电位器轴上，所述齿条固定设置；所述驱动座驱动装置由螺杆螺母传动副及带动所述螺杆转动的步进电机组成，所述驱动座与所述螺母固定连接，所述导轨与所述驱动座滑动连接，当所述螺杆转动时，所述螺母带动所述驱动座做直线运动；所述螺杆螺母传动副为滚珠螺杆螺母传动副；
所述的电脑绣花机换色装置设置有箱体，所述螺杆通过轴承与所述箱体转动固定连接，所述齿条及所述导轨分别固定设置在所述箱体上，所述推杆穿过所述箱体上的通孔与针杆架拉杆固定连接所述螺杆的一端与步进电机轴固定连接，所述轴承为推力轴承及滚动轴承，所述螺杆的另一端为阶梯轴，所述推力轴承及滚动轴承设置在第一台阶上，所述在推力轴承及滚动轴承间设置轴承压板，所述轴承压板固定设置在所述箱体上，第二台阶的直径大于所述滚动轴承的内径，所述轴承压板的内径小于所述滚动轴承的外径，由设置在所述螺杆自由端的手轮压紧所述推力轴承；所述螺杆的一端通过径向设置的内紧钉与所述步进电机的输出轴固定连接；所述滚珠螺杆的导程为5mm ;所述的步进电机的电机轴为通轴，编码器设置在与电机轴的输出端相对的一端上，所述编码器和所述步进电机分别与电控系统电连接；所述的齿轮齿条的模数为O. 5。采用本发明结构的换色装置，由于作为信号采集元件的电位器固定设置在与推杆固定连接的驱动座上，在箱体上设置有将驱动座的直线位移转化成电位器轴的回转运动的电位器轴驱动装置，电位器的位移与推杆的位移同步，电位器采集到的信号为直接信号，可将针位回差值控制在1°以下，相对应的直线距离针位偏差控制在O. 0138mm以下，确保每针位落针点的精确性，直接有效的提升了绣品质量，整体电脑绣花机的工作效率及质量档次提升了一个新的台阶。且由于电位器与驱动座连接成一整体，电位器的位移由驱动座驱动，与驱动座进行同步位移，所以，当驱动座发生故障时或螺杆螺母发生故障时，电位器不再发出针位信号，防止了假信号的发出，避免机械事故的发生。


图I为本发明电脑绣花机换色装置实施例结构示意图；图2为本发明电脑绣花机信号采集装置实施例结构示意图；图3为本发明电脑绣花机针杆架驱动装置实施例结构示意图；图4为I局部示意图放大图。附图标记说明I-箱体2-螺杆3-螺母4-滚动轴承5-轴承压板6_推力轴承7_手轮8-导轨9-直线轴承13-电位器固定架14-齿轮15-电位器16-驱动座17-齿条固定架19-推杆20-齿条22-步进电机23-编码器24-电位器轴26-第一台阶27-第二台阶
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述如图1-3所示，本发明的换色装置包括针杆架驱动装置及针位信号采集装置。本发明优选如下结构作为针杆架驱动装置它包括推杆19、驱动座16、螺杆螺母畐O、导轨8及驱动螺杆转动的步进电机22。驱动座16与导轨8滑动配合连接、与螺母固定连接。推杆19的一端固定设置在驱动座16上，推杆19与导轨8平行设置，推杆的另一端穿过箱体上的通孔与针杆架固定连接。螺杆的一端通过轴承与箱体I固定连接，另一端通过螺丝与电机轴顶紧连接。步进电机的电机轴为通轴，编码器23设置在与电机轴的输出端相对的一端上，编码器23和步进电机分别与电控系统电连接。本发明的针位信号采集装置优选如下结构它包括电位器15及电位器轴驱动装置。本发明的电位器15固定设置在驱动座16上，也可固定设置在推杆19或者螺母上，主要目的是使电位器的位移能与推杆的位移同步，这样电位器能获得直接的针位信号。电位器轴驱动装置优选如下两种结构第一种，它由齿轮及齿条传动副组成，齿轮固定设置在电位器轴上，齿条固定设置在箱体上，齿轮与齿条啮合传动连接；第二种，它由齿型带及带轮组成，带轮固定设置在电位器轴上，齿型带固定设置在箱体上，齿型带通过其 两端与箱体固定连接。上述两种结构的电位器轴驱动装置，均能将电位器的直线往复运动也就是驱动座16或推杆19或者螺母的直线往复运动转化成电位器轴24的回转运动，使电位器通过旋转角度获得直接的针位信号。优选螺杆螺母副为滚珠螺杆螺母副，防止由于螺杆螺母的磨损使驱动座在回程时产生间隙，而使针位不准确。导轨与驱动座间通过直线轴承滑动配合连接。使滑动摩擦减小，滑动更加灵活。为防止螺杆在转动过程中发生轴向位移，螺杆的与轴承的连接端为阶梯轴，推力轴承6及滚动轴承4设置在第一台阶26上,轴承压板5设置在推力轴承6及滚动轴承4之间，轴承压板5与箱体I固定连接，第二台阶27的直径大于滚动轴承4的内径，轴承压板5的内径小于滚动轴承4的外径，由轴承压板5限制滚动轴承4向右侧位移，由第二台阶27的轴肩限制滚动轴承4向左移动，这样可以限制螺杆向电机方向发生轴向位移，由第二台阶限制螺杆向右移动。在螺杆的自由端设置方头，用来安装手轮，手轮的安装孔为内台阶孔，大孔为圆孔，小孔为方孔，其大孔的直径大于等于第一台阶的直径，手轮通过方孔与方头固定连接，大孔的孔深值略大于第一台阶长度减去滚动轴承厚度再减去压板厚度再减去推力轴承厚度，这样手轮不仅可方便推力轴承间隙的调节，同时还兼具压紧、固定推力轴承6的作用。通过上述轴承、轴承压板、手轮及台阶轴的配合，限制螺杆发生轴向位移，同时，推力轴承6使螺杆2转动灵活、顺畅。手轮、轴肩、推力轴承、滚动轴承及轴承压板的结合简化、缩短、紧凑了整体结构。优选推力轴承设置在箱体I外，方便对轴承间隙的调节及驱动装置的装配、维修拆卸作业。优选滚珠螺母3的外型为法兰式，这样方便定位、装卸，并可微调与螺杆的同心度。优选导轨为平行设置的两根，使驱动座位移更平稳。优选滚珠螺杆的导程为5mm，外径Φ 20mm,每个针位距离为15mm，这样当螺杆转3圈即1080°时，相对应轴向的直线运动变换一个针位，相比较圆柱凸轮的转90°变换一个针位，省力近12倍。在具体应用中，最好使齿轮齿条传动副的模数为小于等于O. 5，这样，可防止因齿轮齿条间的配合间隙而产生的回程误差，确保回程时采集准确的针位信号。齿轮齿条传动副优选渐开线圆柱正齿轮。工作时，编码器23接收电控系统的换色信号，把旋转圈数数据传输给步进电机，步进电机22直接驱动滚珠螺杆作旋转运动。首先，滚珠螺杆2被滚动轴承4、轴承压板5、压力轴承6、手轮7所约束只能作旋转运动，而不能轴向直线移动；其次，由于滚珠螺母3被固定在驱动座16上，驱动座16被两根导轨轴8约束只能沿着导轨轴8作轴向运动，所以当滚珠螺杆2受到步进电机22的驱动作旋转运动时，与之啮合的滚珠螺母3便带动驱动座16作往复直线位移。安装在驱动座16上的推杆19随着驱动座16作同步直线运动，推杆19通过拉杆连接针杆架来完成针位的换色动作。驱动座16位移时带动电位器15发生同步位移，由于齿条20固定不动，齿轮14产生转动，齿轮带动电位器轴24转动，电位器通过电位器轴的旋转角度产生针位信号，并将该信号传输给电控系统，电控系统主控程序判定针位后，控制机头拨动针杆架上的针杆落针，针板孔准确预设在针位上。由花样程序控制针杆架驱动装置，从而控制针杆架的位置，当针位信号与针杆架的位置相协调时，也就是，所采集到的针位信号的机械回差在允许的范围时，针杆准确落入针孔内，当机械回差超过允许范围时，针杆提前或推迟落针，回差较大时，针便扎不到孔内，而会扎到针板上，造成故障。采用滚珠螺杆螺母传动副驱动推杆，螺杆螺母传动副属于高副传动，换色时动作均匀流畅、无噪音、速度快、效率高；一款12针的本装置可以同样应用在9针、6针等规格的针杆架机器上，规格应用范围广；本发明的针杆架驱动装置，由步进电机驱动滚珠螺杆做旋转运动，滚珠螺母在导轨的约束下做匀速直线往复位移，螺杆螺母副间为滚动摩擦，螺杆螺母副不易磨损，在回程中不易产生间隙，所以换针时针位准确，由于步进电机能在受惯性作用后换色针位过头过位后主动弹回，所以即使发生针位惯性过头，也可由步进电机进行纠正，所以换针针位准确，提闻了换针的精确度，提闻了绣品的品质。因在电脑绣花机上，最终的换色应力输出部分是与驱动座16固定设置在一起的推杆19，驱动座16与推杆19的运动是同步的，驱动座16与电位器15是的运动是同步的，电位器轴驱动装置将电位器的这种与推杆同步的直线运动转化成为电位器轴的转动，所以针位回差现象被有效解决。综上所述，采用本发明实施例结构的电脑绣花机换色装置，由于针杆架的直线运动是由步进电机驱动螺杆螺母副形成，所以换色时运行速度均匀，中间无停顿，针位精确、噪音小；与圆柱凸轮式针杆架驱动装置变换一个针位大概需要转90°即O. 25圈相比，本结构的针杆架驱动装置，其螺杆的导程为5mm，变换一个针位需要转3圈即1080°，扭力比现有圆柱凸轮式针杆架驱动装置省10倍；跨针换色一次性换色到位，换色过程无间歇也无停顿，匀速平滑到位；整体结构设计紧凑、稳固、合理，装配简单，拆卸方便。通用性好，一款12针的螺杆换色机构可以同样应用在9针、6针、3针等机器上，机架换色箱板参数及面板尺寸可以统一标准化；针位准确，由步进电机直接驱动螺杆转 动，电位器对推杆的位移进行同步信号提取，所以都是直接驱动，其间无传动间隙或传动间隙很小，信号针位精确，针位信号提取回差值低；本发明的换色装置，针位回差值小于1°，相对应的直线距离针位偏差小于O. 0138mm。
权利要求
1.一种电脑绣花机换色装置，包括针杆架驱动装置及针位信号采集装置，所述针杆架驱动装置包括驱动针杆架的驱动座(16)、驱动驱动座(16)进行直线往复位移的驱动座驱动装置和驱动座导轨(8)，其特征在于，所述针位信号采集装置包括电位器(15)及电位器轴驱动装置，所述电位器(15)与所述驱动座(16)同步直线往复位移，所述电位器轴驱动装置能将所述电位器(15)的直线位移运动转换成电位器轴(24)的回转运动。
2.如权利要求I所述的电脑绣花机换色装置，其特征在于，所述驱动座(16)通过推杆(19)固定连接针杆架，所述推杆(19)与所述导轨(8)平行设置，所述电位器(15)固定设置在所述驱动座(16)或所述推杆(19)上，实现所述的电位器与所述驱动座同步直线往复位移。
3.如权利要求I或2所述的一种电脑绣花机换色装置，其特征在于，所述电位器轴驱动装置由齿轮齿条传动副啮合连接组成，所述齿轮(14)固定设置在所述电位器轴(24)上，所述齿条(20)固定设置。
4.如权利要求I所述的电脑绣花机换色装置，其特征在于所述驱动座驱动装置由螺杆螺母传动副及带动所述螺杆(2)转动的步进电机(22)组成，所述驱动座(16)与所述螺母(3)固定连接，所述导轨(8)与所述驱动座(16)滑动连接，当所述螺杆(2)转动时，所述螺母(3)带动所述驱动座(16)做直线运动。
5.如权利要求4所述的电脑绣花机换色装置，其特征在于所述螺杆螺母传动副为滚珠螺杆螺母传动副。
6.如权利要求3所述的一种电脑绣花机换色装置，其特征在于所述的电脑绣花机换色装置设置有箱体(10)，所述螺杆(2)通过轴承与所述箱体(I)转动固定连接，所述齿条(20)及所述导轨(8)分别固定设置在所述箱体(I)上，所述推杆(19)穿过所述箱体(I)上的通孔与针杆架拉杆固定连接。
7.如权利要求4所述的电脑绣花机换色装置，其特征在于所述螺杆(2)的一端与步进电机轴固定连接，所述轴承为推力轴承(6)及滚动轴承(4)，所述螺杆(2)的另一端为阶梯轴，所述推力轴承(6)及滚动轴承(4)设置在第一台阶(26)上，所述在推力轴承(6)及滚动轴承(4)间设置轴承压板(5)，所述轴承压板(5)固定设置在所述箱体(I)上，第二台阶(27)的直径大于所述滚动轴承(4)的内径，所述轴承压板(5)的内径小于所述滚动轴承(4)的外径，由设置在所述螺杆自由端的手轮(7)压紧所述推力轴承(6)。
8.如权利要求4所述的电脑绣花机换色装置，其特征在于所述螺杆的一端通过径向设置的内紧钉与所述步进电机(22)的输出轴固定连接。
9.如权利要求5所述的电脑绣花机换色装置，其特征在于所述滚珠螺杆的导程为5mm ο
10.如权利要求4所述的电脑绣花机换色装置，其特征在于所述的步进电机的电机轴为通轴，编码器(23)设置在与电机轴的输出端相对的一端上，所述编码器(23)和所述步进电机分别与电控系统电连接。
11.根据权利要求3所述的电脑绣花机换色装置，其特征在于，所述的齿轮齿条的模数为 O. 5。
全文摘要
本发明针对现有技术中换色装置所采集的针位信号产生回差，使绣品花样的边缘清晰度低、颜色层次不分明，绣品的品质低，以及针位信号采集装置发出假针位信号，导致发生设备事故的缺陷与不足，提供一种电脑绣花机换色装置，它包括针杆架驱动装置及针位信号采集装置，所述针杆架驱动装置包括驱动针杆架的驱动座、驱动驱动座进行直线往复位移的驱动座驱动装置和驱动座导轨，所述针位信号采集装置包括电位器及电位器轴驱动装置，所述电位器与所述驱动座同步直线往复位移，所述电位器轴驱动装置能将所述电位器的直线位移运动转换成电位器轴的回转运动，采用此种结构，不仅能提供准确针位信号而且换色安全可靠。
文档编号D05C11/16GK102634942SQ20121014497
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月10日 优先权日2012年5月10日
发明者赵尚品 申请人:诸暨玛雅电器机械有限公司