CN111286878A - 一种缝纫机中的刺料机构以及减少缝纫机振动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种缝纫机中的刺料机构以及减少缝纫机振动的方法，属于服装制造设备技术领域。它解决了现有缝纫机振动严重等技术问题。本刺料机构包括主轴、针杆以及固设在针杆下端的缝针，针杆上固设有导架，主轴的一端固设有偏心手轮，主轴的另一端固设有针杆曲柄，针杆曲柄为偏心结构，偏心手轮的质心与针杆曲柄的质心分别位于主轴的两侧；针杆曲柄的一侧通过连杆与导架相连接；定义偏心手轮的质量为M₁,偏心手轮的质心与主轴中心线之间的距离为R₁，针杆曲柄的质量为M₂，针杆曲柄的质心与主轴中心线之间的距离为R₂，上述M₁*R₁＝M₂*R₂。本发明中将针杆曲柄的惯性力矩与偏心手轮的惯性力相互抵消，减少了整机的振动。

Description

一种缝纫机中的刺料机构以及减少缝纫机振动的方法

技术领域

本发明属于服装制造设备技术领域，涉及一种缝纫机，特别是一种缝纫机中的刺料机构以及减少缝纫机振动的方法。

背景技术

缝纫机是用一根或多根缝纫线，在缝料上形成一种或多种线迹，使一层或多层缝料交织或缝合起来的机器。缝纫机能缝制棉、麻、丝、毛、人造纤维等织物和皮革、塑料、纸张等制品，缝出的线迹整齐美观、平整牢固，缝纫速度快、使用简便。缝纫机广泛地应用于服装生产、布艺、包装等加工场合。随着工业的发展，缝纫机的生产效率越来越高，缝纫机的缝纫速度也越来越高，工业缝纫机内部存在数量较多的运动部件。重心也常常被称作质心，将每个运动部件的质量均集中到其自身重心所在位置，机器高速运转时，上述质心点在空间上的位置发生周期性变化，且由于运动速度较快，不可避免的将产生较大的惯性力；一方面，这些惯性力通过传动部件(如连杆、拐臂等)最终作用在机器上，使整机表现为剧烈的振动；另一方面，这些惯性力将同时形成合力偶，即惯性力矩，使机器有倾覆的趋势，同样会增加机器的振动。这种振动不但会产生刺耳的噪音，还会加剧运动零件运动副处的磨损，影响机器工作精度和可靠性，对操作人员的身心健康造成损害。

中国专利(公开号：CN101805965A，授权公告日：2010-08-18)公开了一种左手式缝纫机，包括有针杆运动机构、挑线机构、上下轴传动机构、送布送料机构、送布送料调节机构、倒送料扳手，上下轴传动机构是上轴的中部与下轴之间用立轴通过两对锥齿轮啮合传动实现上下轴的同向转动，针杆运动机构及挑线机构设置在上轴的右侧，送布送料机构相对应的设置在针杆运动机构下方的下轴、送料轴及抬牙轴上，送布送料调节机构设置在上轴、送料轴及抬牙轴的左侧，倒送料扳手设置在送布送料调节机构的左侧，送料轴及抬牙轴分别设置在下轴的前后侧，上轴由右向左看作逆时针转动时，倒送料扳手的扳上或扳下控制送布送料机构向前作正送料运动或向后作倒送料运动。

上述专利文献中没有设置手轮，也没有公开用于减少缝纫机振动的结构和方法。

发明内容

本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种缝纫机中的刺料机构以及减少缝纫机振动的方法，本发明所要解决的技术问题是：如何有效减少缝纫机中因为零部件高速运转产生的惯性力引起的整机振动现象。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种缝纫机中的刺料机构，包括主轴、竖向设置的针杆以及固设在所述针杆下端的缝针，所述针杆上固设有导架，其特征在于，所述主轴的一端固设有偏心手轮，所述主轴的另一端固设有针杆曲柄，所述针杆曲柄为偏心结构，所述偏心手轮的质心与所述针杆曲柄的质心分别位于主轴的两侧；所述针杆曲柄的一侧通过连杆与所述导架相连接且针杆曲柄摆动时能够带动所述导架升降；定义所述偏心手轮的质量为M₁,所述偏心手轮的质心与所述主轴中心线之间的距离为R₁，所述针杆曲柄的质量为M₂，所述针杆曲柄的质心与所述主轴中心线之间的距离为R₂，上述M₁*R₁＝M₂*R₂。

其工作原理如下：缝纫机工作时，主轴高速旋转，带动针杆上下往复运动，这种运动会对缝纫机产生竖直方向的惯性力，连接在主轴上的针杆曲柄为偏心结构，当针杆向上运动到最高位置时，针杆曲柄重心低于主轴的轴心，且针杆曲柄的质心与主轴轴心的连线与竖直方向角度为0～30°，当针杆向下运动到最低位置时，针杆曲柄的质心高于主轴的轴心，且针杆曲柄重心与主轴轴心的连线与竖直方向角度为0～30°，针杆曲柄竖直方向上产生的惯性力分量与针杆竖直方向产生的惯性力保持相反的方向，此时针杆曲柄竖直方向产生的惯性力就能够抵消针杆竖直方向产生的惯性力。主轴高速旋转带动针杆曲柄高速转动，因为针杆曲柄为偏心结构，在高速旋转时，其质心在空间上的位置出现周期性变化，机器的惯性力也会发生周期性变化，本技术方案中专门在主轴相对针杆曲柄的另一端设计了一种偏心手轮，用来平衡机器的摆振。本技术方案中针杆曲柄与偏心手轮的主要参数有质量，质心位置与主轴轴心的距离，质心与主轴轴心的连线与竖直方向的夹角，通过改变这些参数可以使得针杆曲柄的惯性力矩与偏心手轮的惯性力相互抵消，从而达到改善缝纫机振动的目的，本技术方案中利用偏心手轮平衡惯性力，结构简单，操作方便。

在上述的缝纫机中的刺料机构中，所述偏心手轮套设在所述主轴的一端，所述针杆曲柄套设在所述主轴的另一端，所述偏心手轮的质心和所述主轴中心线之间最短距离的连线与所述针杆曲柄的质心和所述主轴中心线之间最短距离的连线相互平行，上述两条连接线均垂直于所述主轴的中心线。这样偏心手轮的质心与针杆曲柄的质心如果沿主轴轴向方向移动至同一平面，则完全对称设置，使得主轴轴旋转时，偏心手轮与针杆曲柄两者产生的惯性力能够完全相互抵消。

在上述的缝纫机中的刺料机构中，所述偏心手轮呈圆盘状，所述偏心手轮上开设有安装孔，所述主轴的一端插设在所述安装孔内；所述偏心手轮的质量分布不均匀使得其质心位于偏心位置，或者所述偏心手轮上的安装孔位于所述偏心手轮的偏心位置。

在上述的缝纫机中的刺料机构中，所述导架套设在所述针杆的中部，所述导架的一侧具有连接销，所述连杆的下端套设在所述连接销上；所述连杆的上端与所述针杆曲柄通过连接曲柄相连接，所述针杆曲柄的质心和所述针杆曲柄与连接曲柄的连接点分别位于所述主轴的两侧。进一步的，导架上开设有连接孔，导架上一侧具有连通至连接孔的开口槽，针杆插设在连接孔内，通过在开口槽处螺接螺栓将其锁紧固定。

在上述的缝纫机中的刺料机构中，缝纫机包括机壳，所述机壳上固设有限位块，所述限位块上开设有竖向的滑槽，所述连接销的外端设有滑块，所述滑块滑动嵌设在所述滑槽内。所述滑块与滑槽配合，对导架进行限位，防止其晃动，能够顺畅可靠的带动针杆及缝针上下移动。

本发明还提供一种减少缝纫机振动的方法，缝纫机包括主轴、竖向设置的针杆以及固设在所述针杆下端的缝针，所述主轴通过针杆曲柄和连杆带动所述针杆上下移动，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a、制造针杆曲柄和偏心手轮：采用锻造、铸造或注塑方式生产质心位于偏心位置的针杆曲柄和偏心手轮，并标记出各自的质心位置；分别在针杆曲柄和偏心手轮上开设安装孔，并使得针杆曲柄和偏心手轮的质心均位于安装孔的一侧位置；偏心手轮的质心与其安装孔中心之间的距离为R₁，针杆曲柄的质心与其安装孔中心之间的距离为R₂；加工完成后的偏心手轮的质量为M₁,加工完成后的针杆曲柄的质量为M₂；上述R_1、R_2、M₁以及M₂满足M₁*R₁＝M₂*R₂；

b、组装：利用针杆曲柄的安装孔将其套设在主轴的一端，利用偏心手轮的安装孔将其套设在主轴的另一端，调整针杆曲柄和偏心手轮的周向位置，使得偏心手轮的质心方向与针杆曲柄的质心方向相反；然后将针杆曲柄与针杆上的导架通过连接曲柄以及连杆相连接。

与现有技术相比，本发明中针杆曲柄与偏心手轮的主要参数有质量，质心位置与主轴轴心的距离，质心与主轴轴心的连线与竖直方向的夹角，通过改变这些参数可以使得针杆曲柄的惯性力矩与偏心手轮的惯性力相互抵消，从而达到改善缝纫机振动的目的，本技术方案中利用偏心手轮平衡惯性力，结构简单，操作方便。

附图说明

图1是本刺料机构的立体结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大结构示意图。

图3是本刺料机构中偏心手轮的结构示意图。

图4是本刺料机构中针杆曲柄的结构示意图。

图5是针对现有结构用ADMAS进行振动分析得出的检测图。

图6是针对本技术方案中的结构用ADMAS进行振动分析得出的检测图。

图中，1、主轴；2、针杆；3、缝针；4、导架；5、偏心手轮；5a、安装孔；6、针杆曲柄；7、连杆；8、连接销；9、限位块；9a、滑槽；10、滑块；11、连接曲柄。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如1至图4所示，本缝纫机中的刺料机构包括主轴1、竖向设置的针杆2以及固设在针杆2下端的缝针3，针杆2上固设有导架4，主轴1的一端固设有偏心手轮5，主轴1的另一端固设有针杆曲柄6，针杆曲柄6为偏心结构，偏心手轮5的质心与针杆曲柄6的质心分别位于主轴1的两侧；针杆曲柄6的一侧通过连杆7与导架4相连接且针杆曲柄6摆动时能够带动导架4升降；定义偏心手轮5的质量为M₁,偏心手轮5的质心与主轴1中心线之间的距离为R₁，针杆曲柄6的质量为M₂，针杆曲柄6的质心与主轴1中心线之间的距离为R₂，上述M₁*R₁＝M₂*R₂。具体来说，偏心手轮5套设在主轴1的一端，针杆曲柄6套设在主轴1的另一端，偏心手轮5的质心和主轴1中心线之间最短距离的连线与针杆曲柄6的质心和主轴1中心线之间最短距离的连线相互平行，上述两条连接线均垂直于主轴1的中心线；偏心手轮5的质心与针杆曲柄6的质心如果沿主轴1轴向方向移动至同一平面，则完全对称设置；偏心手轮5呈圆盘状，偏心手轮5上开设有安装孔5a，主轴1的一端插设在安装孔5a内；偏心手轮5的质量分布不均匀使得其质心位于偏心位置，或者偏心手轮5上的安装孔5a位于偏心手轮5的偏心位置。

缝纫机工作时，主轴1高速旋转，带动针杆2上下往复运动，这种运动会对缝纫机产生竖直方向的惯性力，连接在主轴1上的针杆曲柄6为偏心结构，当针杆2向上运动到最高位置时，针杆曲柄6重心低于主轴1的轴心，且针杆曲柄6的质心与主轴1轴心的连线与竖直方向角度为0～30°，当针杆2向下运动到最低位置时，针杆曲柄6的质心高于主轴1的轴心，且针杆曲柄6重心与主轴1轴心的连线与竖直方向角度为0～30°，针杆曲柄6竖直方向上产生的惯性力分量与针杆2竖直方向产生的惯性力保持相反的方向，此时针杆曲柄6竖直方向产生的惯性力就能够抵消针杆2竖直方向产生的惯性力。主轴1高速旋转带动针杆曲柄6高速转动，因为针杆曲柄6为偏心结构，在高速旋转时，其质心在空间上的位置出现周期性变化，机器的惯性力也会发生周期性变化。

现有技术中机尾手轮为同心结构，质心不会发生变化，主轴1前后的惯性力将形成合力偶，即惯性力矩，此时机器会出现摆振，这种振动不仅会产生刺耳的噪音，还会加速运动零部件的磨损，影响机器的精度和可靠性，对操作人员的身心造成损害。如图5所示，现有技术中的相关结构经过建立三维模型，用ADMAS进行振动分析，可以得到其振动很强烈。

本实施例中专门在主轴1相对针杆曲柄6的另一端设计了一种偏心手轮5，用来平衡机器的摆振。针杆曲柄6与偏心手轮5的主要参数有质量，质心位置与主轴1轴心的距离，质心与主轴1轴心的连线与竖直方向的夹角，通过改变这些参数可以使得针杆曲柄6的惯性力矩与偏心手轮5的惯性力相互抵消，从而达到改善缝纫机振动的目的，本案中利用偏心手轮5平衡惯性力，结构简单，操作方便。如图6所示，本案中相关结构经过建立三维模型，用ADMAS进行振动分析，可以得到整机的振动得到明显改善。

如图1和图2所示，导架4套设在针杆2的中部，导架4的一侧具有连接销8，连杆7的下端套设在连接销8上；连杆7的上端与针杆曲柄6通过连接曲柄11相连接，针杆曲柄6的质心和针杆曲柄6与连接曲柄11的连接点分别位于主轴1的两侧，导架4上开设有连接孔，导架4上一侧具有连通至连接孔的开口槽，针杆2插设在连接孔内，通过在开口槽处螺接螺栓将其锁紧固定。缝纫机包括机壳，机壳上固设有限位块9，限位块9上开设有竖向的滑槽9a，连接销8的外端设有滑块10，滑块10滑动嵌设在滑槽9a内，滑块10与滑槽9a配合，对导架4进行限位，防止其晃动，能够顺畅可靠的带动针杆2及缝针3上下移动。

实施例二

本实施例中公开一种减少缝纫机振动的方法，缝纫机包括主轴1、竖向设置的针杆2以及固设在针杆2下端的缝针3，主轴1通过针杆曲柄6和连杆7带动针杆2上下移动，该方法包括以下步骤：

a、制造针杆曲柄6和偏心手轮5：采用锻造、铸造或注塑方式生产质心位于偏心位置的针杆曲柄6和偏心手轮5，并标记出各自的质心位置；分别在针杆曲柄6和偏心手轮5上开设安装孔5a，并使得针杆曲柄6和偏心手轮5的质心均位于安装孔5a的一侧位置；偏心手轮5的质心与其安装孔5a中心之间的距离为R₁，针杆曲柄6的质心与其安装孔5a中心之间的距离为R₂；加工完成后的偏心手轮5的质量为M₁,加工完成后的针杆曲柄6的质量为M₂；上述R_1、R_2、M₁以及M₂满足M₁*R₁＝M₂*R₂；

b、组装：利用针杆曲柄6的安装孔5a将其套设在主轴1的一端，利用偏心手轮5的安装孔5a将其套设在主轴1的另一端，调整针杆曲柄6和偏心手轮5的周向位置，使得偏心手轮5的质心方向与针杆曲柄6的质心方向相反；然后将针杆曲柄6与针杆2上的导架4通过连接曲柄11以及连杆7相连接。

通过上述方法实现缝纫机中刺料机构的加工和安装，并利用偏心手轮5将其与针杆曲柄6两者产生的惯性力相互抵消，有效减低了缝纫机的振动。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1、主轴；2、针杆；3、缝针；4、导架；5、偏心手轮；5a、安装孔；6、针杆曲柄；7、连杆；8、连接销；9、限位块；9a、滑槽；10、滑块；11、连接曲柄11等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (6)

1.一种缝纫机中的刺料机构，包括主轴(1)、竖向设置的针杆(2)以及固设在所述针杆(2)下端的缝针(3)，所述针杆(2)上固设有导架(4)，其特征在于，所述主轴(1)的一端固设有偏心手轮(5)，所述主轴(1)的另一端固设有针杆曲柄(6)，所述针杆曲柄(6)为偏心结构，所述偏心手轮(5)的质心与所述针杆曲柄(6)的质心分别位于主轴(1)的两侧；所述针杆曲柄(6)的一侧通过连杆(7)与所述导架(4)相连接且针杆曲柄(6)摆动时能够带动所述导架(4)升降；定义所述偏心手轮(5)的质量为M₁,所述偏心手轮(5)的质心与所述主轴(1)中心线之间的距离为R₁，所述针杆曲柄(6)的质量为M₂，所述针杆曲柄(6)的质心与所述主轴(1)中心线之间的距离为R₂，上述M₁*R₁＝M₂*R₂。

2.根据权利要求1所述的缝纫机中的刺料机构，其特征在于，所述偏心手轮(5)套设在所述主轴(1)的一端，所述针杆曲柄(6)套设在所述主轴(1)的另一端，所述偏心手轮(5)的质心和所述主轴(1)中心线之间最短距离的连线与所述针杆曲柄(6)的质心和所述主轴(1)中心线之间最短距离的连线相互平行，上述两条连接线均垂直于所述主轴(1)的中心线。

3.根据权利要求2所述的缝纫机中的刺料机构，其特征在于，所述偏心手轮(5)呈圆盘状，所述偏心手轮(5)上开设有安装孔(5a)，所述主轴(1)的一端插设在所述安装孔(5a)内；所述偏心手轮(5)的质量分布不均匀使得其质心位于偏心位置，或者所述偏心手轮(5)上的安装孔(5a)位于所述偏心手轮(5)的偏心位置。

4.根据权利要求1或2或3所述的缝纫机中的刺料机构，其特征在于，所述导架(4)套设在所述针杆(2)的中部，所述导架(4)的一侧具有连接销(8)，所述连杆(7)的下端套设在所述连接销(8)上；所述连杆(7)的上端与所述针杆曲柄(6)通过连接曲柄(11)相连接，所述针杆曲柄(6)的质心和所述针杆曲柄(6)与连接曲柄(11)的连接点分别位于所述主轴(1)的两侧。

5.根据权利要求4所述的缝纫机中的刺料机构，其特征在于，缝纫机包括机壳，所述机壳上固设有限位块(9)，所述限位块(9)上开设有竖向的滑槽(9a)，所述连接销(8)的外端设有滑块(10)，所述滑块(10)滑动嵌设在所述滑槽(9a)内。

6.一种减少缝纫机振动的方法，缝纫机包括主轴(1)、竖向设置的针杆(2)以及固设在所述针杆(2)下端的缝针(3)，所述主轴(1)通过针杆曲柄(6)和连杆(7)带动所述针杆(2)上下移动，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a、制造针杆曲柄(6)和偏心手轮(5)：采用锻造、铸造或注塑方式生产质心位于偏心位置的针杆曲柄(6)和偏心手轮(5)，并标记出各自的质心位置；分别在针杆曲柄(6)和偏心手轮(5)上开设安装孔(5a)，并使得针杆曲柄(6)和偏心手轮(5)的质心均位于安装孔(5a)的一侧位置；偏心手轮(5)的质心与其安装孔(5a)中心之间的距离为R₁，针杆曲柄(6)的质心与其安装孔(5a)中心之间的距离为R₂；加工完成后的偏心手轮(5)的质量为M₁,加工完成后的针杆曲柄(6)的质量为M₂；上述R_1、R_2、M₁以及M₂满足M₁*R₁＝M₂*R₂；

b、组装：利用针杆曲柄(6)的安装孔(5a)将其套设在主轴(1)的一端，利用偏心手轮(5)的安装孔(5a)将其套设在主轴(1)的另一端，调整针杆曲柄(6)和偏心手轮(5)的周向位置，使得偏心手轮(5)的质心方向与针杆曲柄(6)的质心方向相反；然后将针杆曲柄(6)与针杆(2)上的导架(4)通过连接曲柄(11)以及连杆(7)相连接。

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