CN202989527U - 一种电脑刺绣机绣线张力调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电脑刺绣机绣线张力调节装置，包括电脑刺绣机的机头和机架，机头上并排设置复数根针杆。还包括扭力输出装置、安装在扭力输出装置输出轴上的扭力输出齿轮和与针杆对应的绣线传力装置。绣线传力装置安装在机头上，绣线传力装置之间的横向间距等于针杆的横向间距；扭力输出装置固定在机架上，每个绣线传力装置包括1个传力齿轮，机头移动到任一针杆的工作位置时，该针杆对应绣线传力装置的传力齿轮与扭力输出齿轮啮合。本实用新型可以实现高精度力矩控制，从而对绣线张力进行高精度和自动化调节；不会引起绣线损伤，减低了断线率；结构简单，可以对多色结构简单进行绣线张力调节。

Description

一种电脑刺绣机绣线张力调节装置

[技术领域]

本实用新型涉及电脑刺绣机，尤其涉及一种电脑刺绣机绣线张力调节装置。

[背景技术]

现有电脑刺绣机绣线张力调节机构利用弹簧顶住压盘，利用压盘的压力压住绣线。当绣线从压盘中通过时，线和压盘之间的摩擦力产生绣线张力。调节弹簧松紧可以改变压盘压力的大小，进而实现绣线张力调节。

这种绣线张力调节方式有以下缺点：

1.张力调节难以定量实现，对于不同颜色绣线的材质不同、弹簧弹性系数不同导致绣线张力无法定量调节，只能依靠人工和拉力计逐个调整才能达到较为理想的状态，而且同一机头不同的绣线之间仍然会存在一定差异；

2.绣线采用滑动摩擦方式产生张力，在摩擦过程中绣线容易造成损伤，进而引起断线；

3.线张力调整装置本身不具备绣线断线感应功能和绣线用量计量功能，如果要完成上述功能必须另外增加设备。

中国发明专利申请200810168310.9“缝纫机的线张力控制装置”提供了一种利用步进电机调整缝纫机的线张力的方法，但是，现有多色刺绣机与普通的缝纫机结构不同，普通的缝纫机的机头只需要一根针杆，而多色刺绣机在一个机头上并排设置多个针杆和相应的张力控制机构，在机架上固定动力传动装置，通过平行移动机头将不同针杆对准动力传动装置，获得由主轴传来的动力带动针杆和挑线杆运动进行刺绣，其余不参加刺绣的针杆离开动力装置，从而确保刺绣动力能够并且仅传递至需要刺绣的针杆。

200810168310.9发明专利申请公开的方法虽然可以用于单针杆的普通缝纫机，但用于多色绣花的电脑刺绣机，对于随机头移动的每根针杆都配备一台步进电机会使机械结构非常复杂，显然是难以实现的。

[发明内容]

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、张力便于定量调节的电脑刺绣机绣线张力调节装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种电脑刺绣机绣线张力调节装置，包括电脑刺绣机的机头和机架，所述的机头上并排设置复数根针杆。还包括扭力输出装置、安装在扭力输出装置输出轴上的扭力输出齿轮和与针杆对应的绣线传力装置。绣线传力装置安装在机头上，绣线传力装置之间的横向间距等于针杆的横向间距；扭力输出装置固定在机架上，每个绣线传力装置包括1个传力齿轮，机头移动到任一针杆的工作位置时，该针杆对应绣线传力装置的传力齿轮与扭力输出齿轮啮合。

以上所述的电脑刺绣机绣线张力调节装置，包括伺服驱动器，所述的扭力输出装置是伺服电动机，所述的扭力输出齿轮安装在伺服电动机的输出轴上；伺服电动机的电机线圈连线接伺服驱动器。

以上所述的电脑刺绣机绣线张力调节装置，所述的机头包括张力调整板，绣线传力装置安装在张力调整板上；绣线传力装置包括绕线轮和绕线轮轴，绕线轮固定在绕线轮轴的前端；张力调整板包括与绕线轮数量相同的绕线轮轴承孔，绕线轮轴穿过张力调整板的绕线轮轴承孔，传力齿轮固定在绕线轮轴的后端。

以上所述的电脑刺绣机绣线张力调节装置，绣线传力装置布置成上下两排，扭力输出齿轮布置在两排绕线轮中间；两排绕线轮之间的间距等于两倍扭力输出齿轮与传力齿轮啮合时的中心距。

以上所述的电脑刺绣机绣线张力调节装置，绣线传力装置包括两个导线轮，两个导线轮安装在张力调整板上，分别位于绕线轮的上方和下方。

本实用新型有以下优点：

1.绣线张力由扭力输出装置提供，张力大小通过扭力输出装置设定，可以实现高精度力矩控制，从而对绣线张力进行高精度和自动化调节；

2.没有采用传统式的摩擦方式提供张力，因此绣线材质对张力没有影响，同时绣线不发生摩擦，不会引起绣线损伤，从而减低断线率；

3. 结构简单，可以对多色结构简单进行绣线张力调节。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例电脑刺绣机绣线张力调节装置机头部分的主视图。

图2是图1中一个绣线传力装置的放大图。

图3是本实用新型实施例电脑刺绣机绣线张力调节装置机头部分的后视图。

图4是本实用新型实施例电脑刺绣机绣线张力调节装置的结构示意图。

[具体实施方式]

电脑刺绣机绣线张力调节装置需要利用传统电脑刺绣机的机头和机架。机头上并排设置多根针杆，通过切换机构驱动机头横向移动，将不同颜色绣线的针杆切换到工作位置。

如图1至图4所示，电脑刺绣机绣线张力调节装置包括扭力输出装置、安装在扭力输出装置输出轴上的扭力输出齿轮6和与针杆对应的绣线传力装置。

绣线传力装置安装在机头上，绣线传力装置之间的横向间距等于针杆的横向间距；扭力输出装置固定在机架上，每个绣线传力装置包括1个传力齿轮5，机头移动到任一针杆的工作位置时，该针杆对应绣线传力装置的传力齿轮5与扭力输出齿轮6啮合。

具体到本实施例，作为扭力输出装置的伺服电动机7固定在机架上（图中机架未示出），扭力输出齿轮（电机齿轮）6固定在伺服电动机7的输出轴上。伺服电动机7的电机线圈连线接伺服驱动器11。

伺服电机7通过切换机构和下面提到的绕线轮4连接，利用电机力矩对绕线轮4提供转距，使得在绣线可以获得绕线轮转矩产生的张力；伺服驱动器11用以接收刺绣控制器发送的张力信息进行刺绣张力设定，在伺服电机上产生相应的力矩。

移动的机头包括张力调整板1，绣线传力装置安装在张力调整板1上；绣线传力装置包括绕线轮4、绕线轮轴8、传力齿轮（绕线轮齿轮）5和两个导线轮3，绕线轮4固定在绕线轮轴8的前端。两个导线轮3安装在张力调整板1上，分别布置在绕线轮4的上方和下方。张力调整板1上有与针杆数量相同的绕线轮轴承孔，绕线轮轴承孔为上下两排，绕线轮轴8由前向后穿过张力调整板1的绕线轮轴承孔，传力齿轮5固定在绕线轮轴8的后端。绕线轮4用于将绣线绕于该绕线轮，当绣线拉紧后，绣线不会在该轮上滑动。

绣线传力装置按绕线轮轴承孔的位置布置成上下两排，扭力输出齿轮6布置在两排绕线轮4中间；扭力输出齿轮与传力齿轮5啮合时的中心距为A，两排绕线轮4之间的间距等于2A。

根据绣线材质，将绣线2经过导线轮3绕在绕线轮4上数圈，确保绣线拉紧后不会在绕线轮上滑动。

多针杆刺绣机的一个机头上装配多于一根针杆和绣线，刺绣机通过换色方式选择进行刺绣的针杆和绣线，切换机构使得每一个机头只需要一个伺服电机即可进行所有针杆张力控制。

在每一个绕线轮4的后端同轴安装一个齿轮5，在伺服电机轴上安装可以与绕线轮后啮合的齿轮6，在换色过程中，电机齿轮5和绕线轮后方齿轮6沿箭头方向相对运动，当换色完成时，电机齿轮刚好和当前刺绣针杆对应的绕线轮后方齿轮啮合，其他不进行刺绣针杆对应的绕线轮轴后方的齿轮5和电机齿轮6分离，电机力矩可以并且仅传递给当前刺绣针杆的绕线轮，从而实现对当前刺绣绣线进行张力控制，同时也不影响未刺绣的绣线。

现有多色刺绣机换色时是通过机头平移将需要刺绣的针杆对准机架上固定刺绣位置以选择刺绣针杆，在本实施例中，伺服电机7被固定在机架刺绣位置相对刺绣点不发生移动，整个调整装置的张力调整板1和针杆同时左右平移进行换色，当换色过程完成后，需要进行刺绣的绕线轮后方齿轮5自然啮合在伺服电机齿轮6上，之前工作的绕线轮齿轮5发生分离，便可实现一个伺服电机控制多针杆机头张力。

伺服电机7由固定在电机轴上的齿轮6啮合绕线轮背面同轴相连齿轮5将电机产生的扭矩Tm传递至当前刺绣绕线轮4，产生绕线轮扭矩Tw。

电机扭力Tm的产生是通过驱动器11根据伺服电机7后部编码器701感知电机轴角度，通过电机线圈连线10利用驱动器上的电流采样电路采样伺服电机各线圈电流，运用磁场定向算法，将计算所得产生Tm的电流通过10输出到伺服电机，从而达到稳定的电磁转矩。

绕线轮产生的扭矩会在绣线产生线张力F=Tw/r，其中，F为绣线张力，Tw为绕线轮扭矩，r为绕线轮半径。

线张力F与绕线轮扭矩Tw成正比例关系，绕线轮扭矩Tw和电机扭矩Tm成正比例关系，通过驱动器调节电机扭力Tm则可调节绣线张力F。

在刺绣过程中，当绣框移动时会将线拉紧，当线张力超过设定张力F时，则电机由于受到大于自身电磁转矩Tm的外加力矩而发生转动，通过绕线轮转动将线卷上的绣线向下输送，从而缓解线张力，在整个过程中，绣线张力自动变化，将始终维持在F附近，从而达到稳定的张力控制。

电机齿轮6和绕线轮后方齿轮5的齿数比根据所用伺服电机惯量和力矩计算后确定，以确保在理想张力条件下伺服电机有足够的力矩进行张力维持并达到所需的绣线张力的控制精度。

本实用新型以上实施例的扭力输出装置采用伺服电动机，但扭力输出装置也可以采用步进电动机，伺服电机较步进电机其运行更加平稳，转矩波动更低且电机反应速度更快，因此在进行绣线张力控制时更能准确和稳定地控制张力。

本实用新型以上实施例有以下优点：

1.绣线张力由伺服电机力矩提供，张力大小通过电机力矩控制，电机力矩通过驱动器进行磁场定向控制，可以实现高精度力矩控制，从而对绣线张力进行高精度和自动化调节；

2.没有采用传统式的摩擦方式提供张力，因此绣线材质对张力没有影响，同时绣线不发生摩擦，不会引起绣线损伤，从而减低断线率；

3. 结构简单，可以对多色结构简单进行绣线张力调节。

Claims (5)

1.一种电脑刺绣机绣线张力调节装置，包括电脑刺绣机的机头和机架，所述的机头上并排设置复数根针杆，其特征在于，包括扭力输出装置、安装在扭力输出装置输出轴上的扭力输出齿轮和与针杆对应的绣线传力装置，绣线传力装置安装在机头上，绣线传力装置之间的横向间距等于针杆的横向间距；扭力输出装置固定在机架上，每个绣线传力装置包括1个传力齿轮，机头移动到任一针杆的工作位置时，该针杆对应绣线传力装置的传力齿轮与扭力输出齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的电脑刺绣机绣线张力调节装置，其特征在于，包括伺服驱动器，所述的扭力输出装置是伺服电动机，所述的扭力输出齿轮安装在伺服电动机的输出轴上；伺服电动机的电机线圈连线接伺服驱动器。

3.根据权利要求1所述的电脑刺绣机绣线张力调节装置，其特征在于，所述的机头包括张力调整板，绣线传力装置安装在张力调整板上；绣线传力装置包括绕线轮和绕线轮轴，绕线轮固定在绕线轮轴的前端；张力调整板包括与绕线轮数量相同的绕线轮轴承孔，绕线轮轴穿过张力调整板的绕线轮轴承孔，传力齿轮固定在绕线轮轴的后端。

4.根据权利要求3所述的电脑刺绣机绣线张力调节装置，其特征在于，绣线传力装置布置成上下两排，扭力输出齿轮布置在两排绕线轮中间；两排绕线轮之间的间距等于两倍扭力输出齿轮与传力齿轮啮合时的中心距。

5.根据权利要求3所述的电脑刺绣机绣线张力调节装置，其特征在于，绣线传力装置包括两个导线轮，两个导线轮安装在张力调整板上，分别位于绕线轮的上方和下方。

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