缝纫机气浮针杆与驱动滑块间的柔性联接装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种缝纫机气浮针杆与驱动滑块间的柔性联接装置。现有装置不能保证针杆高速精确地运动，它们之间的平行度误差对针杆的运动影响很大，不能忽略不计。一种缝纫机气浮针杆与驱动滑块间的柔性连接装置，包括针杆、滑块和基座，所述针杆和滑块通过针杆连接柱连接，所述滑块位于基座上的滑槽内，其特征在于：所述针杆连接柱上设置有第一单轴柔性铰链和第二单轴柔性铰链；所述第一单轴柔性铰链和第二单轴柔性铰链分别与针杆连接柱的轴线成45度角且第一单轴柔性铰链和第二单轴柔性铰链尾部相连。本实用新型精度高，加工难度小，成本也低，最适合超精密定位。
【专利说明】缝纫机气浮针杆与驱动滑块间的柔性联接装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种柔性连接装置，尤其是一种缝纫机气浮针杆与驱动滑块间的柔性联接装置。
【背景技术】
[0002]缝纫机的机头部分通常是将连杆施加给滑块的驱动力通过针杆连接柱传递给了针杆，使得滑块在滑槽座里上下滑动的同时，带动针杆在轴套中上下移动，实现了滑块与针杆间的同步运动。但前期对工业缝纫机针杆机构的运动学、动力学分析中，忽略了针杆与滑块之间的平行问题。由于机头在高速运动时会产生振动，加上滑槽座的几何形状精度以及导轨副的配合间隙等原因，从而导致滑块在滑槽座里滑动时，会因为滑块与滑槽座间的微小间隙导致滑块实际运动方向对给定方向的偏差而发生前后左右的窜动，并与滑槽座壁发生碰撞，滑块与滑槽座间就会产生作用力，加之针杆与滑块之间为刚性联接，这种位移移动和力的作用会完全通过刚性联接传递给针杆，导致针杆在轴套中发生移动或倾斜，从而使针杆与轴套间的压力分布发生变化，使针杆不能正常的运动，更不能保证针杆高速精确地运动，它们之间的平行度误差对针杆的运动影响很大，不能忽略不计。
[0003]柔性铰链用于绕轴作复杂运动的有限角位移，它的特点是:无机械摩擦、无间隙、运动灵敏的特点。柔性铰链有很多形式，人们大多采用的双轴或平行四边形、双平行四边形的柔性铰链。虽然它们可以有效的实现小范围角位移，精度也较高，但这种结构还是比较复杂的，加工起来也不太方便。
[0004]
【发明内容】
[0005]本实用新型所解决的技术问题是提供一种缝纫机气浮针杆与驱动滑块间的柔性联接装置，具有结构简单、无机械摩擦、准确性高，成本低，容易实施的特点。
[0006]为解决上述的技术问题，本实用新型采取的技术方案如下:一种缝纫机气浮针杆与驱动滑块间的柔性连接装置，包括针杆、滑块和基座，所述针杆和滑块通过针杆连接柱连接，所述滑块位于基座上的滑槽内，其特别之处在于:所述针杆连接柱上设置有第一单轴柔性铰链和第二单轴柔性铰链；所述第一单轴柔性铰链和第二单轴柔性铰链分别与针杆连接柱的轴线成45度角且第一单轴柔性铰链和第二单轴柔性铰链尾部相连。
[0007]所述第一单轴柔性铰链和第二单轴柔性铰链的厚度均为2mm，其切割宽度为3mm，切割半径为3mm，其宽度与针杆连接柱的直径相同。
[0008]与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是:本实用新型所设计的柔性铰链是在圆柱上加工两个单轴柔性铰链，柔性铰链只能绕铰链中心进行微小角度的转动，从而使柔性联接装置实现的输出是在两个互相垂直且是斜着的方向上进行微小的移动，而不是输出平行的微移动，可削弱输入端的影响，传递运动形式。这种柔性铰链结构简单紧凑，传动关系明确、无传动空程，并且无摩擦，在XY平面上的刚度小，灵活性大，通过柔性铰链的转角变形使连接柱具有较高的位移分辨率，而在针杆上下运动的Z方向上铰链具有较大的刚度，精度高，加工难度小，成本也低，最适合超精密定位。[0009]【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的结构示意图；
[0011]图2为图1的A向视图。
[0012]其中，1.针杆；2.针杆连接柱；3.滑块；4.滑槽；5.第一单轴柔性铰链；6.第二单轴柔性铰链；7.基座。
[0013]【具体实施方式】
[0014]参照图1和图2，一种缝纫机气浮针杆与驱动滑块间的柔性连接装置，包括针杆1、滑块3和基座7，滑块3在滑槽4里上下移动，针杆连接柱2将滑块3的运动传递给针杆1，使针杆I平行于滑块3上下移动；所述针杆I和滑块3通过针杆连杆柱2连接，所述滑块3位于基座7上的滑槽4内，所述针杆连接柱2上设置有第一单轴柔性铰链5和第二单轴柔性铰链6 ;所述第一单轴柔性铰链5和第二单轴柔性铰链6分别与针杆连接柱2的轴线成45度角且第一单轴柔性铰链5和第二单轴柔性铰链6尾部相连，通过柔性铰链弹性元件在受载时产生显著的弹性变形来实现针杆I的微位移。
[0015]第一单轴柔性铰链5和第二单轴柔性铰链6的为单轴，厚度均为2mm，其切割宽度为3mm，切割半径为3mm，其宽度与针杆连接柱的直径相同。
[0016]在加工时:在距针杆连接柱2的针杆孔外圆1.99mm处沿与针杆连接柱2轴向成45度方向上用电火花方式先加工出长约3.28mm，切割宽度为3mm的切割槽，切割槽的宽度为针杆连接柱2的直径，再在切割槽末端切割出一个半径为3mm的圆弧槽，圆弧槽的宽度也为针杆连接柱2的直径，即沿圆柱连接柱打通。然后再沿已加工槽方向即切割槽与连接柱轴向成45度方向的延长线上反向加工与前一个已加工的尺寸相同的切割槽和圆弧槽，使两相对的圆弧槽间的距离为2mm，此即为加工出的第一单轴柔性铰链5，沿与已加工出的第一单轴柔性铰链5的末端相垂直的方向用同样的方法加工相同的第二单轴柔性铰链6。
[0017]本实用新型的工作原理是:针杆I连杆带动滑块3在滑槽4里上下移动，滑块3通过针杆连接柱2就带动针杆I上下运动，由于滑槽4的几何形状误差以及导轨副的配合间隙等原因，滑块3在滑槽4里滑动时，会因为滑块3与滑槽4间的微小间隙导致滑块3实际运动方向对给定方向的偏差而发生前后左右的窜动，并与滑槽壁发生碰撞，滑块3与滑槽4间就会产生作用力，这种作用力传给针杆连接柱2后，第二单轴柔性铰链6的一端产生力矩，便会绕其的中心点发生微小的角位移偏转，则第二柔性铰链6在左上、右下方向产生微位移，从而使针杆连接柱2的输出端带动针杆在平面左右前后范围内进行微位移，同时，第一单轴柔性铰链5的一端也会绕着其中心点发生微小的角位移偏转，第一单轴柔性铰链5在左下、右上方向产生微位移，使针杆连接柱2的输出端也会带动针杆I在平面左右前后范围内产生微位移，但由于柔性铰链的弹性联接装置中弹性元件在受载时能产生显著的弹性变形，一方面针杆连接柱2传递的作用力和位移会得到削弱，使针杆运动所受的干扰力大大地减小，同时靠储存弹性变形达到缓冲作用，以减轻振动，因此，第一单轴柔性铰链5绕其中心点转动的角位移比第二单轴柔性铰链6绕其中心点转动的角位移要小，针杆连接柱2的输出端产生的微位移也比第二单轴柔性铰链6产生的输出位移要小，从而达到通过柔性铰链的弹性变形使传递的力和输出的位移降低到最小程度，对针杆运动的影响削弱到最小。
【权利要求】
1.一种缝纫机气浮针杆与驱动滑块间的柔性联接装置，包括针杆(I )、滑块(3)和基座(7),所述针杆(I)和滑块(3)通过针杆连接柱(2)连接，所述滑块(3)位于基座(7)上的滑槽(4)内，其特征在于:所述针杆连接柱(2)上设置有第一单轴柔性铰链(5)和第二单轴柔性铰链(6);所述第一单轴柔性铰链(5)和第二单轴柔性铰链(6)分别与针杆连接柱(2)的轴线成45度角且第一单轴柔性铰链(5)和第二单轴柔性铰链(6)尾部相连。
2.根据权利要求1所述的一种缝纫机气浮针杆与驱动滑块间的柔性联接装置，其特征在于:所述第一单轴柔性铰链(5)和第二单轴柔性铰链(6)的厚度均为2mm，其切割宽度为3mm，切割半径为3mm，其宽度与针杆连接柱(2)的直径相同。
【文档编号】D05B55/14GK203715896SQ201420049990
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】张君安, 资同江, 刘波, 卢志伟 申请人:西安工业大学