一种适应高转速的针杆驱动结构的制作方法

1.本实用新型涉及刺绣机技术领域，具体是一种适应高转速的针杆驱动结构。


背景技术：

2.电脑刺绣机针杆运动的稳定性直接影响了刺绣机绣品的质量，如何在高速运转（主轴转速在1200r/min及以上就可以认为是高转速）的状态下实现刺绣机针杆高精度和高质量的刺绣一直是刺绣机行业研究人员研究的方向。目前刺绣机针杆驱动机构普遍存下以下问题：如申请号为cn201921496463.6 的专利文件所公开的一种单凸双驱刺绣机头及刺绣机，包括第一驱动组件、第二驱动组件、主动轴、壳体、传动轴、凸轮机构、针杆、压脚组件、连接组件和导向件，主要是通过一沟槽凸轮来驱动压脚连杆和针杆连杆，从而分别带动压脚和针杆，即凸轮由主轴直接带动，连杆结构一头沿着凸轮上的轨迹槽移动而另一头连接针杆或压脚，且往往需要设置多根连杆，连杆之间相互铰接，这样的凸轮及连杆结构虽较为老式，但胜在设置简单，成本低，故使用较为普遍，主要存在以下缺点：1、沟槽凸轮与连杆之间为接触导引并非直接固定相连，在高速运转状态下，容易存在传动滞后或不稳定的现象，影响刺绣品质；2、多根连杆前后首尾铰接，结构跨度较长，导致结构不稳定，较占用安装空间；3、连杆前后首尾铰接的方式使得整个连杆结构为不对称的结构，其与针杆的连接点也为最后一个连杆的单侧，传导受力不平衡，导致结构不稳定，针杆的穿透力不足；4、主轴直接连接凸轮，主轴所承受的负载较大，易损坏。


技术实现要素：

3.本实用新型的技术目的在于提供一种适应高转速的针杆驱动结构，解决传统结构存在的结构老式落后、传动精度低、结构及传动稳定性差而难以适应高转速运行的问题。
4.本实用新型的具体技术方案如下：一种适应高转速的针杆驱动结构，包括机壳和主轴，还包括轮轴传动组件、转动块、杠杆组件、导向柱和针杆驱动座，所述主轴与所述轮轴传动组件传动连接，所述轮轴传动组件、所述杠杆组件、所述导向柱均与所述机壳固定连接，所述杠杆组件具有一支点端部、一自由端部和位于该两者之间的使动部；所述杠杆组件的使动部与所述转动块之间通过连杆一传动连接，所述转动块与所述轮轴传动组件固定连接而由所述轮轴传动组件带动转动；所述杠杆组件的自由端部与所述针杆驱动座之间通过连杆二传动连接，所述针杆驱动座滑动连接在所述导向柱上而可沿着所述导向柱竖直升降。
5.作为优选，所述杠杆组件关于其中心剖切平面左右对称；或者所述杠杆组件、所述连杆一、所述连杆二及所述针杆驱动座所组成的整体关于其中心剖切平面左右对称。
6.作为优选，所述杠杆组件包括两个连接片，两个所述连接片之间连接有定位连接杆一、定位连接杆二和定位连接杆三，位于中间的所述定位连接杆二作为所述使动部而与所述连杆一转动连接；位于所述定位连接杆二前侧的所述定位连接杆三作为所述自由端部而与所述连杆二转动连接；位于所述定位连接杆二后侧的所述定位连接杆一作为所述支点
端部而与所述机壳中的一定位连接部转动连接，或者与固定连接在所述机壳中的一定位连接块转动连接。
7.作为优选，两个所述连接片之间还连接有补强支撑杆。
8.作为优选，所述导向柱从两个所述连接片之间穿过。
9.作为优选，所述转动块包括配重部分和连接部分，所述连接部分上设有供所述轮轴传动组件连接的第一连接部和供所述连杆一连接的第二连接部；所述配重部分用于在所述转动块与所述针杆驱动座同步运动的过程中，使所述转动块和所述针杆驱动座两者在被视为整体时其所对应的质心保持相对不动或变化范围相对最小。
10.作为优选，所述针杆驱动座设有用于套接所述导向柱的导向套孔、用于供所述连杆二连接的连杆连接部和用于连接带动针杆的针杆对接部。
11.作为优选，所述针杆驱动座上还设有用于将所述导向套孔的部分区域暴露在外的外壁开口。
12.作为优选，所述针杆驱动座上设有润滑腔，所述润滑腔中置入润滑件，所述导向套孔和/或所述连杆连接部与所述润滑腔存在相通的油路。
13.作为优选，所述轮轴传动组件包括轴承座、传动轴一、传动轴二、齿轮一和齿轮二，所述轴承座固定连接在所述机壳上，所述主轴与所述传动轴一传动连接，所述传动轴一、所述传动轴二分别与所述轴承座连接，所述齿轮一固定连接在所述传动轴一上，所述齿轮二固定连接在所述传动轴二上，所述齿轮一与所述齿轮二啮合连接；所述转动块固定连接在所述传动轴二上。
14.作为优选，所述齿轮一、所述齿轮二各自均包括金属定型部分和塑料定型部分，所述塑料定型部分注塑成型在所述金属定型部分外，所述塑料定型部分上设有齿槽，所述齿轮一的所述金属定型部分固定连接在所述传动轴一上，所述齿轮二的所述金属定型部分固定连接在所述传动轴二上。
15.本实用新型的技术优点如下：
16.1、利用转动块取代老式凸轮，同时主轴与转动块之间设置轮轴传动组件，相较于传统的主轴直接带动凸轮的形式能够承受更大的负载，轮轴传动组件本身传动精度和传动效率较高，噪音小；
17.2、转动块转动连接连杆一，传动同步性高，运行稳定，机械响应及时；
18.3、连杆一、杠杆组件及针杆连接组件取代老式的连杆结构，传动行程较短，运行稳定，安装空间选用上较为灵活；
19.4、传动结构具有对称的部分，传导受力平衡，运行稳定，针杆被带动后所具有的穿透力较高；
20.综上，由本装置所帮助制得的绣品质量较高，本装置值得在本领域内推广使用。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例的整体结构示意图（组装图）；
22.图2为本实用新型实施例的整体结构示意图（各组件从机壳分离出）；
23.图3为本实用新型实施例的关于轮轴传动组件的结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例的关于杠杆组件、转动块及针杆驱动座的结构示意图；
25.图5为本实用新型实施例的关于杠杆组件的结构示意图；
26.图6为本实用新型实施例的关于转动块的结构示意图；
27.图7为本实用新型实施例的关于针杆驱动座的结构示意图；
28.图中编号对应的各部分名称分别为：1
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机壳，2
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轮轴传动组件，21
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轴承座，22
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传动轴一，23
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传动轴二，24
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齿轮一，25
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齿轮二，3
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转动块，31
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配重部分，32
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连接部分，321
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第一连接部，322
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第二连接部，4
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杠杆组件，41
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连接片，42
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定位连接杆，43
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补强支撑杆，5
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导向柱，6
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针杆驱动座，61
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导向套孔，62
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连杆连接部，63
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针杆对接部，64
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外壁开口，65
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润滑腔，7
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连杆一，8
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连杆二。
具体实施方式
29.下面将结合附图，通过具体实施例对本实用新型作进一步说明：
30.见图1、图2，一种适应高转速的针杆驱动结构的实施例，包括机壳1和主轴，以及轮轴传动组件2、转动块3、杠杆组件4、导向柱5和针杆驱动座6，机壳1顶部设有支撑轴承座，主轴连接于支撑轴承座，主轴与轮轴传动组件2传动连接，轮轴传动组件2、杠杆组件4、导向柱5均固定连接于机壳1，杠杆组件4具有一支点端部、一自由端部和位于该两者之间的使动部；杠杆组件4的使动部与转动块3之间通过连杆一7传动连接，转动块3与轮轴传动组件2固定连接而由轮轴传动组件2带动转动；杠杆组件4的自由端部与针杆驱动座6之间通过连杆二8传动连接，针杆驱动座6滑动连接在导向柱5上而可沿着导向柱5竖直升降。
31.本实施例中，杠杆组件4、连杆一7、连杆二8及针杆驱动座6所组成的整体为关于其纵向的中心剖切平面的左右对称结构，这样设计是因为申请人在研究、实践后发现，传统老式的连杆传动结构为完全不对称的结构，驱动力在传导过程中方向不断偏斜而非沿着结构中心线传递，局部受力过大，使得传动不稳定，部件易于损坏，针杆最终的运动也并不稳定，且穿透力不足，而让传动结构的尽可能多的结构部分被设计成对称式就可以削弱或避免前述的不良影响，故有了前述的本实施例这样的高度对称性的设计，在有些实施例中，由于其他一些原因，比如为了便于其他机壳1内的部件的装配布置等等，也可以选择仅将杠杆组件4设计成对称结构，虽然对称性上打了折扣，但它仍然具有优于传统老式连杆结构而使传动稳定平衡的效果，以下会对本装置的各部分进行具体展开描述。
32.关于轮轴传动组件2，见图3，其包括轴承座21、传动轴一22、传动轴二23、齿轮一24和齿轮二25，轴承座21固定连接在机壳1上（轴承座21内设有对应两个传动轴的连接轴承），传动轴一22、传动轴二23分别与轴承座21连接，主轴与传动轴一22传动连接，齿轮一24固定连接在传动轴一22上，齿轮二25固定连接在传动轴二23上，齿轮一24与齿轮二25啮合连接；转动块3固定连接在传动轴二23上，即主轴带动传动轴一22转动（最简单的，主轴上设置的带轮和传动轴一22上设置的带轮相互之间通过皮带传动连接），又因齿轮一24与齿轮二25相啮合，传动轴一22再带动传动轴二23转动，传动轴23再带动转动块3转动。齿轮一24、齿轮二25各自均包括金属部分和塑料部分，塑料部分注塑成型在金属部分外，塑料部分上设有齿槽，齿轮一24的金属部分固定连接在传动轴一22上，齿轮二25的金属部分固定连接在传动轴二23上，本实施例中，金属部分与轴是一体成型的。齿轮一24、齿轮二25采用这样的有别于传统齿轮的分体型设计，是因为传统全金属材质的齿轮由于加工工艺的限制，误差较大，齿轮啮合传动时容易存在传动间隙，传动不稳定，影响刺绣加工及质量，而塑料部分易
于加工，对间隙误差可控性较好，并且传动时的噪音也大幅降低，成本上也有所下降，金属部分本身与轴成型方便且牢固，塑料部分与金属部分成型同样如此，故本方案中的齿轮一24、齿轮二25是完全不同于且更优于传统齿轮的设计，能明显提高传动精度，有效提升刺绣质量。
33.关于杠杆组件4，见图4、图5，其包括两个连接片41，这两个连接片41形状相同而相对称，两个连接片41之间连接有定位连接杆一42、定位连接杆二42’和定位连接杆三42
’’
，图示中，两个连接片41的尾端之间、头端之间及中段之间依次为定位连接杆一42、定位连接杆三42
’’
及定位连接杆二42’（当然，也可以根据需要设置更多同类定位连接杆）。 位于连接片41尾端之间的定位连接杆一42作为支点端部而与一定位连接块转动连接，该定位连接块再与机壳1的内壁固定连接，在另外有些实施例中，也可以不选用定位连接块，而是在机壳1的内壁上预设一定位连接部来与位于连接片41尾端的定位连接杆一42转动连接。位于连接片41中段之间的定位连接杆二42’作为使动部而与连杆一7的下端转动连接。位于连接片41头端之间的定位连接杆三42
’’
作为自由端部而与连杆二8的下端转动连接。
34.两个连接片41的设计，一是因为对称结构的需要，让传导受力的点平衡在中心剖面上而提高传动稳定性，二是因为这样改进过后的片状连接结构，相比于传统的连杆结构，既能减重，又能减小空气阻力，同时运动噪音也相对更小。本实施例中，三个定位连接杆所对应的连接片41的连接点为其头、尾和正中，连接更为平衡稳固。两个连接片41之间还会连接有补强支撑杆43，设置在相邻定位连接杆之间，这是为了进一步确保在高速运转情况下的连接片41具有足够的强度。导向柱5从两个连接片41之间的靠近头端处的间隔空间中穿过，在使得杠杆组件4的结构足够大而具有更高的结构强度和更好的传动稳定性的基础上，优化了导向柱5和杠杆组件4在机壳1中的装配工位，同时导向柱5这样设置也使得其与杠杆组件4整体也都可以呈现对称结构。
35.关于转动块3，见图6，转动块3包括配重部分31和连接部分32，本实施例中，转动块3被设计成图示的类似扇子形状的异形块，扇体部分即为配重部分31，扇柄部分即为连接部分32，连接部分32上设有供轮轴传动组件2，也就是供传动轴二23连接的第一连接部321和供连杆一7的上端连接的第二连接部322，图示中这两个连接部即为连接孔的形式。第一连接部321的这个孔形式是有断缝的，断缝一直延伸出配重部分31，而配重部分31上配合设有紧定螺孔和紧定螺钉，传动轴二23被第一连接部321抱紧。第二连接部322与连杆一7则是通过常规的轴承与连接销来实现转动连接的。
36.配重部分31用于在转动块3与针杆驱动座6同步运动的过程中，使转动块3和针杆驱动座6两者在被视为整体时其所对应的质心保持相对不动或变化范围相对最小，这样就能让转动块3和针杆驱动座6在运行时，特别是高速运动情况下，尽可能保持在一种动平衡状态，减轻运行中的结构抖动现象，传动更为稳定，响应更为及时，部件更不易受损。所对应的运转表现可如下例所述，即当针杆驱动座6沿着导向柱5运动到最低处时，配重部分31转动到离针杆驱动座6最远的一侧位置；当针杆驱动座6沿着导向柱5运动到最高处时，配重部分31转动到离针杆驱动座6最近的一侧位置。当然前面所说的这两种相对转动的位置，是一种可能的情况（比如当针杆驱动座6的运动到最低或最高处时，配重部分31转动到的也可能是所提到的相距针杆驱动座6最远或最近处的附近的位置），实际跟转动块3和针杆驱动座6的质量、距离以及该两者被视为整体时质心的预定变动要求有关，而所对应的运转表现是
可以依此来通过多次预试验进行确定的。
37.转动块3不同于传统结构中的凸轮，转动块3与连杆一7转动连接而带动连杆一7作往复运动，在传动同步性上明显优于传统结构中的凸轮带动形式，因为连杆一7并非是伸入在凸轮的沟槽中而沿着凸轮的沟槽移动，不存在接触间隙，即使在高速运行状态下，也不易出现传动滞后、传动不稳定的情况。此外，主轴也并非与转动块3直接连接，而是在两者之间设置了轮轴传动组件2，相比于传统结构中主轴直接连接带动凸轮的形式，本方案中的这部分结构设计能够有效降低主轴的负载，并且轮轴传动组件2本身齿轮传动的形式，在传动精度和传动效率上都较高，噪音也小。
38.关于针杆驱动座6，见图7，针杆驱动座6上设有用于套接导向柱5的导向套孔61、用于供连杆二8连接的连杆连接部62和用于连接带动针杆的针杆对接部63。本实施例中，针杆驱动座6本身也为对称结构，导向套孔61具有与针杆驱动座6的中心剖面重合的中心剖面。连杆连接部62为针杆驱动座6中开设的一连接腔，连接腔的中心剖面也与针杆驱动座6的中心剖面重合。针杆对接部63为一水平向贯通且朝向针杆所在侧开口的卡槽，因为针杆架是滑动连接在机壳1上的，而针杆上也设有针杆带动块，针杆带动块上具有与该卡槽配合的对接头，针杆带动块随针杆架水平移动时，就可以水平滑入该卡槽中。针杆对接部63中心剖面也与针杆驱动座6的中心剖面重合而左右对称。针杆驱动座6上还设有用于将导向套孔61的部分区域暴露在外的外壁开口64，为的是减少导向套孔61内壁与导向柱5的接触面从而降低摩擦阻力，让针杆驱动座6的升降更为顺畅。针杆驱动座6的顶部还设有润滑腔65，润滑腔65中置入润滑件如毛毡，导向套孔61、连杆连接部62都与润滑腔65存在相通的油路。
39.值得一提的是，在实际产品中，有关前面所谈到的“对称”不能被严苛地认为绝对意义上的“对称”，例如连接片41因工艺或是装配干涉关系或是连接需要等原因，会在某处有一些较细微的改动（如有个缺口或有个凸起或有个开孔等等）而导致两个连接片41并非绝对的对称，但从整体结构上看应该认为其仍然属于对称设计，其本身仍然是为获得且能获得前述提到对称设计所带来的优化效果的。
40.本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。