ПРИВОД БЛОКА КОПИРОВ К ШВЕЙНОЙ МАШИНЕ ЗИГЗАГ Российский патент 2003 года по МПК D05B3/02 

Изобретение относится к швейному машиностроению, в частности к швейным машинам, которые кроме прямой и зигзагообразной строчек, могут выполнять ряд декоративных и специальных строчек, а также строчки, характерные для машин сложного зигзага с программным комбинированным управлением механизмами иглы и двигателя ткани с механическими копирами.

Программа для получения этих строчек заключена в копирах (кулачках), которые встроены в машину.

Известны швейные машины с приводами блока копиров, в которых блок копиров установлен либо на вертикальном валу, смонтированном в вертикальной стойке корпуса машины (1), либо на горизонтальной оси и располагается горизонтально в верхней части корпуса машины (в горизонтальной части рукава) перпендикулярно главному валу (2).

В обоих случаях для привода блока копиров применяется ведущий элемент привода, например червяк, который крепится на главном валу, и ведомый элемент - червячное колесо, которое монтируется вместе с блоком копиров либо на валу, либо на оси, при этом и вал, и ось с установленными на них блоками копиров монтируются в специальном корпусе зигзага. Последний устанавливается в предусмотренных для них опорах с отверстиями для крепления корпуса. Для обработки опор в вертикальной стойке рукава машины требуется сложная технологическая оснастка. Кроме того, представляют некоторые проблемы при монтаже и юстировке корпуса зигзага из-за стесненного пространства в вертикальной стойке, поскольку в ней располагаются и другие элементы, в том числе зубчатый ремень, промежуточный рычаг, трехплечее коромысло, а кинематическая связь рамки игловодителя с блоком копиров, выполненная в виде тяги, проходит через всю горизонтальную часть рукава.

Положительной стороной указанного расположения блока копиров в вертикальной стойке является то, что блок копиров может иметь большое количество копиров, поскольку стойка имеет значительную высоту.

Во втором случае изготовление опор под корпус зигзага технологичнее, нежели при вертикальном расположении блока, монтаж и юстировка проще, поскольку он монтируется сверху в открытой части рукава машины. Однако такое расположение имеет существенный недостаток в том, что количество копиров в блоке невелико, т.к. блок располагается над главным валом, перпендикулярно его оси, и его размеры диктуются соображениями металлоемкости и эстетики рукава.

Указанный недостаток, малое количество копиров в описанном выше изобретении, был преодален в патенте США 3356051, содержащем блок копиров,зубчатую передачу с жесткими звеньями, включающую ведущий элемент, смонтированный на главном валу, и ведомый элемент, свободно установленный на главном валу и зафиксированный на нем в осевом направлении.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков.

Указанный технический результат достигается тем, что в приводе блока копиров к швейной машине зигзаг, содержащем установленные в рукаве машины главный вал, блок копиров, зубчатую передачу, состоящую из ведущего элемента, закрепленного на главном валу и ведомого элемента, жестко соединенного с блоком копиров, зубчатая передача выполнена в виде волновой зубчатой передачи с жесткими звеньями с коническими колесами, ведомое колесо которой свободно смонтировано на главном валу и зафиксировано на нем в осевом направлении, а сателлитное колесо смонтировано на главном валу посредством сферической втулки, зафиксировано в плоскости, перпендикулярной к оси главного вала, и взаимодействует с жестко закрепленным на главном валу генератором волны, служащим в качестве ведущего элемента.

По отношению к прототипу заявляемое изобретение содержит следующие отличительные признаки: зубчатая передача выполнена в виде волновой зубчатой передачи с жесткими звеньями с коническими колесами, ведомое колесо (ведомый элемент в прототипе) с блоком копиров смонтировано на главном валу, оно смонтировано свободно, т.е. с возможностью вращения на нем, но зафиксировано от осевого перемещения, сателлитное колесо (сателлит) смонтировано на главном валу посредством сферической втулки, зафиксировано от поворота в плоскости, перпендикулярной к оси главного вала, взаимодействует с генератором волны, который жестко закреплен на главном валу и который служит в качестве ведущего элемента. Кроме того, при этом генератор волны выполнен в виде цилиндрического торцевого кулачка, снабженного ступицей, а фиксация ведомого колеса в осевом направлении осуществлена с одной стороны стопорным кольцом с конической опорой, закрепленным на главном валу, а с другой стороны через упомянутую сферическую втулку торцевым кулачком. Причем ведомое колесо снабжено ступицей с внутренней конической поверхностью, взаимодействующей с упомянутой конической опорой на стопорном кольце, а блок копиров выполнен за одно целое с ведомым колесом.

Далее фиксация сателлитного колеса от поворота в плоскости, перпендикулярной к оси главного вала, осуществлена посредством выступа на нем, взаимодействующего с горизонтальным пазом, выполненным в рукаве (корпусе) машины.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники, признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

Другие особенности и преимущества станут очевидными из описания предпочтительного воплощения объекта изобретения и из прилагаемых ниже чертежей, где
на фиг.1 изображена швейная машина с приводом блока копиров, вид спереди (передняя крышка снята);
на фиг.2 - главный вал с блоком копиров;
на фиг.3 - сателлитное колесо со сферической втулкой;
на фиг.4 - фрагмент зацепления колес, увеличенный;
на фиг.5 - торцевой кулачок (генератор волн).

Швейная машина, показанная на чертежах, включает элементы, которые широко известны из обычных конструкций швейных машин. Вот эти элементы:
рукав 1, платформа 2, главный или верхний вал 3, установленный в сферических опорах 4 посредством втулок 5, на противоположных концах которого смонтированы соответственно маховое колесо 6 с фрикционным устройством 7 и кривошип игловодителя 8, несущий шатун игловодителя 9 с нитепритягивателем 10. Ближе к маховому колесу главный вал имеет колено 11 для привода челночного механизма посредством шатуна 12. Также обычно на главном валу закрепляется трехцентровый кулачок 13, охватываемый, например, вилкой 14 для привода механизма двигателя ткани.

В отличие от прототипа привод блока копиров вместе с блоком копиров смонтирован на главном валу 3. Как и в прототипе привод блока копиров выполнен в виде зубчатой передачи. Однако в данном заявляемом изобретении зубчатая передача выполнена в виде волновой зубчатой передачи 15 с жесткими звеньями с коническими колесами: ведомым 16 и сателлитным 17, при этом вся передача в целом смонтирована на главном (верхнем) валу 3, к тому же выполнены из пластмассы с прямыми зубьями. Достигается это следующим образом. Ведомое колесо 16 смонтировано на главном валу 3 свободно с возможностью вращения, но зафиксировано на нем в осевом направлении. Детально это будет описано ниже.

Сателлитное колесо 17 смонтировано на главном валу 3 посредством сферической втулки 18, т.е. посредством промежуточной опоры с наружной сферической поверхностью 19. Сопрягаемая с указанной поверхностью посадочная поверхность 20 сателлитного колеса 17 выполнена также сферической. Вследствие наличия сферических или опорных поверхностей сателлитное колесо 17 имеет возможность колебаться относительно оси главного вала 3. При этом сателлитное колесо 17 зафиксировано на главном валу 3 от поворота в плоскости, перпендикулярной оси главного вала, т.е. от возможности вращения в указанной плоскости. Это достигается посредством выполнения выступа на сателлитном колесе 17. В конкретном случае выступ выполнен в виде пальца 21, который закреплен в отверстии, выполненным в выступе, и входит в горизонтальный паз 22, который выполнен в рукаве 1 швейной машины.

Паз 22 выполнен длиной, которая достаточна для обеспечения колебания сателлитного колеса относительно оси главного вала 3, при этом ось пальца проходит через центр 0' сферической втулки и совпадает с поверхностью торца 23 сателлитного колеса 17. Торец 23 входит в контакт с генератором волны (постоянно взаимодействует с ним), в данном случае с рабочей поверхностью 24 торцевого кулачка 25, закрепленного на главном валу винтами 26, ввернутыми в ступицу 27 кулачка.

Ведомое колесо 16 выполнено за одно целое с блоком копиров 28. Каждый копир рассчитан на определенный вид строчки: целевую, декоративную и т.п.

Ведомое колесо 16 снабжено ступицей 29, имеющей с левой стороны внутреннюю коническую поверхность, которой она опирается на коническую опору 30 стопорного кольца 31, закрепленного на главном валу 3 посредством винтов 32. С правой стороны ступица 29 снабжена внутренней цилиндрической поверхностью 33, которой она посажена свободно на главный вал 3. Таким образом, ведомое колесо 16 вместе с блоком копиров 28 может вращаться на главном валу 3.

Торцевая часть 34 правой стороны ступицы упирается в торцевую часть сферической втулки 18, которая, в свою очередь, упирается в кулачок 25, закрепленный, как упоминалось ранее, на главном валу 3. Таким образом, осуществляется фиксация ведомого колеса 16 в осевом направлении.

Привод работает следующим образом. Главный вал 3 машины выполняет функцию распределительного вала, который сообщает отдельным механизмам согласованные движения. Вращательное движение главный вал получает от привода машины через маховое колесо 6, закрепленное на главном валу фрикционным устройством 7. От кривошипа 8, закрепленного на переднем конце главного вала, получают движение механизмы иглы и нитепритягивателя. От трехцентрового кулачка 13 движение передается механизму двигателя ткани от колена 11 главного вала - механизму челнока, а от торцевого кулачка 25 движение передается блоку копиров. При вращении главного вала жестко закрепленный торцевой кулачок 25 своей рабочей наклонной поверхностью 24 сообщает движение сателлитному колесу 17 благодаря постоянному контакту с ним, т.к. в данном случае сателлитное колесо является толкателем, а работа кулачковых механизмов возможна лишь при гарантированном контакте звеньев, обеспечиваемом силовым или геометрическим замыканием пары.

Поскольку торцевая контактная поверхность 23 сателлитного колеса 17 выполнена перпендикулярной к его геометрической оси "0-0" и совпадает с осью шаровой поверхности втулки, проходя через ее центр 0', геометрическая ось будет перемещаться по образующей конуса с вершиной, находящейся в центре шаровой опоры 0'. Угол наклона этой оси к оси главного вала будет равен углу наклона α рабочей поверхности торцевого кулачка 25.

Таким образом, зубчатый венец 35 сателлитного колеса 17, зацепляясь с зубчатым венцом 36 ведомого колеса, располагается по отношению к последнему наклонно и зацепляется с ним частью зубьев.

Палец 21, жестко закрепленный в сателлитном колесе 17, находясь в горизонтальном пазу и перемещаясь в нем, предотвращает сателлитное колесо от вращения в плоскости, перпендикулярной к оси главного вала, т.е. фиксирует его от поворота в упомянутой плоскости.

При этом, однако, сателлитное колесо совершает колебательные движения относительно центра 0' сферической втулки 18. Это во-первых.

Во-вторых, сателлитное колесо 17 имеет возможность колебаться относительно оси пальца 21. Это обеспечивается тем, что ось пальца 21 проходит через центр 0' сферы втулки и совпадает с торцевой поверхностью 23 сателлитного колеса 17. Благодаря такому расположению, сателлитное колесо 17 может колебаться относительно оси пальца 21 и, таким образом, обеспечивается его поворот на требуемый угол и, следовательно, перекатывание зубьев сателлитного колеса по зубьям ведомого без скольжения.

Очевидно, что при равных диаметрах делительных окружностей, модулях и числе зубьев сопрягаемых колес сателлитного 17 и ведомого 16, последнее вращаться не будет, т.к. в этом случае происходит обегание зубьев сателлита 17 по зубьям ведомого колеса 16. Поворот ведомого колеса 16 будет иметь место при разности делительных диаметров сопрягаемых колес и, следовательно, числа зубьев. При этом поворот ведомого колеса 16 будет происходить на величину разности делительных окружностей или, что тоже самое, на число зубьев. Так при разности в два зуба ведомое колесо 16 повернется на два зуба, т.е. для работы зубчатой передачи предлагаемой конструкции непременным условием должно быть наличие у сателлитного колеса 2-х степеней свободы: колебание относительно центра сферической втулки и колебание относительно оси пальца.

Таким образом, непрерывное зацепление работы пары с постоянным передаточным отношением возможно только в случае соблюдения условий, описанных выше.

Передаточные отношения пары определяется из соотношения по формуле:

где z₁ - количество зубьев сателлитного колеса;
z₂ - количество зубьев ведомого колеса.

При z₁=50 и z₂=48 передаточное отношение

Знак "минус" указывает, что ведомое колесо вращается в противоположную по отношению к сателлиту сторону. При полном обегании ведущего колеса ведомое повернется на два зуба. Такое передаточное отношение свойственно большинству современных швейных машин, в которых используется зубчатая передача для привода блока копиров с однозаходным червяком на главном валу и червячным колесом на отдельном валу или оси, имеющим 24 зуба. При таком положении декоративный рисунок получается достаточно плотным и "сочным".

Использование предлагаемого изобретения значительно упрощает конструкцию машины в целом, снижает трудоемкость ее изготовления, обеспечивает компактность, легкую доступность при монтаже и ремонте машины, т.к. в верхней части рукава размещается всего лишь один вал. Не требуется ни дополнительного вала или оси, ни специального корпуса.

К достоинствам предлагаемой конструкции следует отнести и следующее.

Благодаря большой многопарности зацепления, т.к. в зацеплении пары колес находятся 20. ..30% зубьев, предлагаемый привод позволяет существенно повысить бесшумность и плавность зацепления, несущую способность и кинематическую точность.

Источники информации
/1/ Авт. св. СССР 1089189, кл. D 05 В 3/02, 1984.

/2/ Патент России 2023086, кл. D 05 В 3/02, 1994.

Привод блока копиров предназначен для использования в швейных машинах зигзаг, имеющих множество копиров для получения зигзагообразных, декоративных, целевых и т.п. строчек, и обеспечивает повышение надежности работы. Привод выполнен в виде волновой зубчатой передачи с жесткими звеньями с коническими колесами. Ведомое колесо, выполненное за одно целое с блоком копиров, и сателлитное колесо смонтированы на главном валу. При этом первое свободно смонтировано на нем, а второе - посредством сферической втулки и зафиксировано от поворота в плоскости, перпендикулярной к оси главного вала, но при этом может совершать колебательные движения относительно центра сферической втулки и колебательные движения относительно оси фиксатора, установленного в горизонтальном пазу, выполненном в рукаве машины. Колебательные движения обеспечиваются благодаря взаимодействию торца сателлита с генератором волны - торцевым кулачком, закрепленным на главном валу. 6 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Привод блока копиров к швейной машине зигзаг, содержащий установленные в рукаве машины главный вал, блок копиров, зубчатую передачу с жесткими звеньями, включающую ведущий элемент, смонтированный на главном валу, и ведомый элемент, свободно установленный на главном валу и зафиксированный на нем в осевом направлении, отличающийся тем, что зубчатая передача выполнена в виде волновой зубчатой передачи с коническими колесами, при этом ведомое колесо выполнено за одно целое с блоком копиров и снабжено ступицей, а сателлитное колесо смонтировано на главном валу посредством сферической втулки, зафиксировано от поворота в плоскости, перпендикулярной к оси главного вала, и взаимодействует с жестко закрепленным на главном валу генератором волны, служащим в качестве ведущего элемента. 2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что генератор волны выполнен в виде цилиндрического торцевого кулачка. 3. Привод по п. 1, отличающийся тем, что фиксация ведомого колеса в осевом направлении осуществлена с одной стороны стопорным кольцом с конической опорой, на которую опирается внутренняя коническая поверхность ступицы ведомого колеса, а с другой стороны, через упомянутую сферическую втулку - торцевым кулачком. 4. Привод по п. 1, отличающийся тем, что фиксация сателлита от поворота в плоскости, перпендикулярной к оси главного вала, осуществлена посредством выступа на нем, взаимодействующего с горизонтальным пазом, выполненным в рукаве машины. 5. Привод по п. 4, отличающийся тем, что выступ выполнен в виде пальца, закрепленного в отверстии, выполненном в выступе. 6. Привод по п. 5, отличающийся тем, что ось пальца проходит через центр сферы сферической втулки. 7. Привод по п. 1, отличающийся тем, что сателлит снабжен большим числом звеньев, чем ведомое колесо, при этом сателлит выполнен с числом зубьев, равным 50, а ведомое колесо - с числом зубьев, равным 48.