Механизм транспортирования ткани швейной машины (2 варианта)

Изобретение относится к швейному машиностроению, в частности к реечным рычажным механизмам транспортирования ткани преимущественно высокоскоростных швейных машин.

Известен механизм двигателя ткани швейной машины (а.с. №924196, МПК D 05 B 27/02, опубл. 30.04.82, Бюл.№16), содержащий кинематические цепи перемещения зубчатой рейки по горизонтали и вертикали и регулятор длины стежка. Кинематическая цепь перемещения зубчатой рейки по горизонтали состоит из связанных с распределительным валом швейной машины кривошипа и двух шатунов, один из которых связан с коромыслом подачи, установленным в платформе машины и соединенным с рычагом, несущим зубчатую рейку. Регулятор длины стежка состоит из подпружиненного рычага с рукояткой, связанного посредством тяги, опорного двуплечего рычага и соединительного звена с шатунами кинематической цепи перемещения рейки по горизонтали. Кинематическая цепь перемещения зубчатой рейки по вертикали состоит из связанных с распределительным валом машины кривошипа, шатуна и двуплечего шатуна, который соединен посредством серьги с рычагом, несущим зубчатую рейку. Двуплечий шатун также шарнирно соединен с установленным на валу подъема двуплечим коромыслом, связанным с челночным валом швейной машины посредством шатуна и кривошипа.

Недостатком указанного механизма двигателя ткани швейной машины является значительное усложнение кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по вертикали, которая в рассматриваемом механизме получает движения не только от распределительного вала швейной машины, но и от челночного вала, скорость вращения которого в два раза превышает скорость вращения распределительного вала. Это приводит к возрастанию динамических нагрузок в кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по вертикали и на валу челнока, так как на зубчатую рейку через кинематическую рычажную связь передается частота вращения челнока, а на вал челнока - виброударные колебательные режимы от системы "зубчатая рейка - стачиваемые ткани - прижимная лапка". Все это является нежелательным, так как снижает надежность машины, а при увеличении частоты вращения главного вала швейной машины приводит к нарушению процесса образования челночного переплетения и, в конечном итоге, к браку.

Известен механизм транспортирования материала для швейной машины (а.с. №1384636, МПК D 05 B 27/02, опубл. 30.03.88, Бюл.№13), содержащий кинематические цепи перемещения зубчатой рейки по горизонтали и вертикали и регулятор длины стежка. Кинематическая цепь перемещений зубчатой рейки по горизонтали состоит из связанных с распределительным валом швейной машины кривошипа и двух шатунов, один из которых связан с коромыслом подачи, установленным в платформе машины и соединенным с рычагом, несущим зубчатую рейку. Кинематическая цепь перемещения зубчатой рейки по вертикали имеет установленный на распределительном валу машины кривошип, соединенный шарнирно с шатуном, один конец которого шарнирно присоединен к установленному в платформе машины опорному рычагу. На одной оси шарнирного соединения опорного рычага и шатуна установлен конец еще одного шатуна, который другим своим концом присоединен к установленному в платформе машины коромыслу подъема, соединенному посредством серьги с рычагом, несущим зубчатую рейку. Регулятор длины стежка имеет подпружиненный рычаг с рукояткой, связанный посредством тяги, опорного двуплечего рычага и соединительного звена с шатунами кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по горизонтали. Причем для получения минимального фазового угла транспортирования (угла поворота распределительного вала машины, соответствующего перемещению зубчатой рейки в направлении подачи материала) длина кривошипа, шатуна и опорного рычага (соединительного звена) кинематической цепи вертикальных (горизонтальных) перемещений зубчатой рейки составляет соответственно 0.33, 0.66 и 1.2 от расстояния между осью вращения распределительного вала и осью качания опорного рычага (соединительного звена).

Недостатком указанного механизма транспортирования материала является то, что в шестизвенной кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по вертикали соотношение 0.33, 0.66 и 1.2 соответственно длин кривошипа, шатуна и опорного рычага к расстоянию между осью вращения распределительного вала и осью качания опорного рычага не является необходимым и достаточным условием получения выстоя коромысла подъема в крайнем верхнем положении зубчатой рейки, а следовательно, и горизонтального прямолинейного участка движения зубчатой рейки вдоль игольной пластины, что необходимо для улучшения качества транспортирования ткани на швейной машине и сокращения брака. Можно выбрать такие реальные для швейной машины координаты осей вращения кривошипа и шатунов кинематической цепи перемещения зубчатой рейки по вертикали, когда выстой коромысла подъема при данных соотношениях длин кривошипа, шатуна и опорного рычага невозможен. Кроме того, в указанном механизме транспортирования кинематическая цепь вертикальных перемещений зубчатой рейки содержит соосное шарнирное соединение шатуна и опорного рычага с шатуном, присоединенным к коромыслу подъема, что усложняет конструкцию перечисленных звеньев и приводит к значительным нагрузкам на ось их соединения. Конструкция рассматриваемого механизма транспортирования материалов не позволяет обеспечить параллельность поверхности зубчатой рейки игольной пластине, для чего угол поворота рычага, несущего зубчатую рейку, относительно игольной пластины во время движения зубчатой рейки по прямолинейному участку траектории в направлении подачи материалов должен оставаться постоянным и равным нулю. Техническим результатом заявленного решения является повышение качества транспортирования ткани на высокоскоростных швейных машинах, увеличение производительности и повышение надежности за счет создания такого механизма транспортирования ткани швейной машины, который позволяет обеспечить движение зубчатой рейки над игольной пластиной по траектории, имеющей прямолинейный параллельно игольной пластине участок в период транспортирования ткани на заданную и регулируемую длину стежка, путем использования в кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по вертикали шестизвенного шарнирного механизма с выстоем коромысла подъема в крайнем верхнем положении зубчатой рейки при одновременном упрощении конструкции соединения опорного рычага с шатунами шестизвенной кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по вертикали.

Решаемая задача достигается тем, что механизм транспортирования ткани швейной машины содержит кинематические цепи перемещений зубчатой рейки по горизонтали и вертикали и регулятор длины стежка. Кинематическая цепь перемещений зубчатой рейки по горизонтали состоит из связанных с распределительным валом машины кривошипа и двух шатунов, один из которых связан с коромыслом подачи, установленным на платформе машины и соединенным с рычагом, несущим зубчатую рейку. Регулятор длины стежка представляет собой рычаг, кинематически связанный с шатунами кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по горизонтали. Кинематическая цепь перемещений зубчатой рейки по вертикали состоит из связанных с распределительным валом машины кривошипа и двух шатунов, один из которых шарнирно соединен с кривошипом и опорным коромыслом, присоединенным посредством другого шатуна к установленному в платформе машины коромыслу подъема, соединенного кинематической связью с рычагом, несущим зубчатую рейку. Причем кинематическая цепь перемещений зубчатой рейки по вертикали выполнена в виде шестизвенного шарнирного механизма, выходное звено которого - коромысло подъема имеет выстой в крайнем верхнем положении зубчатой рейки над игольной пластиной. Опорное коромысло кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по вертикали выполнено двуплечим и одним плечом связано посредством шатуна с кривошипом на распределительном валу машины, а вторым плечом связано посредством другого шатуна с коромыслом подъема. Рычаг, несущий зубчатую рейку, шарнирно соединен с коромыслом подъема посредством серьги, длина которой равна длине плеча коромысла подачи, шарнирно соединенного с рычагом, несущим зубчатую рейку. Расстояние, между опорой коромысла подачи и шарниром на конце плеча коромысла подъема, соединенного с серьгой, образованное в период выстоя коромысла подъема, равно длине рычага, несущего зубчатую рейку. Во время выстоя коромысла подъема ось шарнира, соединяющего коромысло подъема с серьгой, и ось шарнирной опоры коромысла подачи находятся на одной прямой, параллельной игольной пластине.

Возможен другой вариант исполнения шестизвенной кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по вертикали с выстоем коромысла подъема, при котором опорный рычаг имеет одно плечо, а шатун, соединяющий кривошип с опорным рычагом, выполнен двуплечим, так, что одно его плечо соединено с кривошипом, установленным на распределительном валу машины, а второе плечо соединено посредством другого шатуна с коромыслом подъема.

Общеизвестно, что получить движение шатунной точки по замкнутой траектории, имеющей прямолинейный участок можно с помощью прямолинейно-направляющих рычажных механизмов, называемых прямилами, например прямило Чебышева, прямило Уатта. Указанные механизмы не могут быть использованы в качестве механизмов транспортирования ткани швейной машины, так как с их помощью невозможно обеспечить регулирование длины стежка в заданных пределах при одновременном сохранении прямолинейного участка движения шатунной точки (среднего зуба зубчатой рейки). Для получения с помощью рычажного механизма замкнутой шатунной траектории движения среднего зуба зубчатой рейки с прямолинейным, параллельным игольной пластине участком в период транспортирования ткани и одновременно обеспечения возможности регулирования в заданных пределах длины стежка без изменения прямолинейного участка траектории необходимо, чтобы механизм имел, по крайней мере, две кинематические цепи, одна из которых осуществляет перемещение зубчатой рейки по горизонтали, а другая - по вертикали. При этом необходимо, чтобы кинематическая цепь перемещений зубчатой рейки по вертикали обеспечивала остановку (выстой) вертикальных перемещений зубчатой рейки в момент ее крайнего верхнего положения над игольной пластиной, а кинематическая цепь перемещений зубчатой рейки по горизонтали в этот момент перемещала зубчатую рейку вдоль игольной пластины на заданную величину и в заданном направлении. Остановку вертикальных перемещений зубчатой рейки можно получить, применив в кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по вертикали шестизвенный шарнирный механизм с выстоем коромысла, обеспечивающего подъема рычага, несущего зубчатую рейку. Регулирование в заданных пределах длины стежка можно обеспечить путем включения в кинематическую цепь перемещений зубчатой рейки по горизонтали специального узла, осуществляющего изменение величины перемещений рычага, несущего зубчатую рейку, по горизонтали. Так как привод горизонтальных и вертикальных перемещений зубчатой рейки осуществляется от разных кинематических цепей, то регулирование горизонтальных перемещений зубчатой рейки не оказывает влияние на продолжительность выстоя коромысла, обеспечивающего перемещение зубчатой рейки по вертикали. Это позволяет обеспечить регулирование в заданных пределах длины стежка при одновременном сохранении прямолинейного участка движения зубчатой рейки вдоль игольной пластины. Только заявляемая совокупность признаков обеспечивает достижение технического результата, а именно получение на высокоскоростной швейной машине с помощью реечного рычажного механизма транспортирования ткани движения зубчатой рейки над игольной пластиной по траектории, имеющей прямолинейный параллельно игольной пластине участок в период транспортирования ткани на заданную и регулируемую длину стежка, что позволяет сделать вывод о существенности отличий.

На фиг.1 приведена кинематическая схема реечного рычажного механизма транспортирования ткани швейной машины, в котором кинематическая цепь перемещений зубчатой рейки по вертикали содержит двуплечий опорный рычаг, на фиг.2 приведена кинематическая схема реечного рычажного механизма транспортирования ткани, в котором кинематическая цепь перемещений зубчатой рейки по вертикали содержит двуплечий шатун. На фиг.3 приведена траектория движения среднего зуба зубчатой рейки, построенная в результате кинематического анализа механизма.

Механизм транспортирования ткани (фиг.1) содержит кинематические цепи для перемещения зубчатой рейки по горизонтали и вертикали и регулятор длины стежка. Кинематическая цепь перемещения зубчатой рейки по горизонтали состоит из связанных с распределительным валом O₁ швейной машины (не показана) кривошипа 1, соединенного шатунами 2 и 3 с коромыслом подачи 4, установленным в платформе (не указано) машины, и соединенного с рычагом 5, несущим зубчатую рейку 6. Для регулирования длины стежка имеется подпружиненный рычаг 7 с рукояткой Р, связанный посредством тяги 8, опорного двуплечего рычага 9 и соединительного звена 10 с шатунами 2 и 3 кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по горизонтали. Кинематическая цепь перемещений зубчатой рейки по вертикали состоит из связанных с распределительным валом O₁ машины кривошипа 11, шатуна 12, опорного рычага 13, шатуна 14 и установленного на платформе машины коромысла подъема 15. Рычаг 5, несущий зубчатую рейку 6, соединяется с коромыслом подъема 15 серьгой 16. Причем опорный рычаг 13 кинематической цепи вертикальных перемещений зубчатой рейки является двуплечим и плечом О₆R связан посредством шатуна 12 с кривошипом 11, а плечом О₆G связан посредством шатуна 14 с коромыслом подъема 15. Кинематическая цепь O₁ERO₆GFO₄ перемещений зубчатой рейки по вертикали выполнена в виде шестизвенного шарнирного механизма с выстоем выходного звена - коромысла подъема FO₄M в крайнем верхнем положении зубчатой рейки Q. Размеры звеньев O₁E, ER, RO₆, О₆G, GF и FO₄ и координаты опор О₆ и O₄ относительно распределительного вала O₁ получены в результате аналитико-оптимизационного синтеза шестизвенника O₁ERO₆GFO₄ с учетом заданной продолжительности выстоя, величины угла размаха коромысла O₄F и допустимых углов давления. При этом экспериментально обнаружено и на базе известных расчетов определено, что следующие размеры шестизвенника O₁ERO₆GFO₄: L_ER=0.028 м, ∠RO₆G=150.5°, L_GF=0.018 м, дают для коромысла O₄F выстой длительности ≈50° при угле размаха, равном 35.2°. Это позволяет получить на траектории движения среднего зуба Q зубчатой рейки (фиг.3) прямолинейный параллельно игольной пластине участок в период транспортирования ткани. Длина плеча О₃D коромысла подачи 4 равна длине MN серьги 16. Расстояние О₃М между опорой О₃ коромысла подачи 4 и шарниром М в момент выстоя коромысла подъема 15 равно длине DN рычага 5, несущего зубчатую рейку 6. В момент выстоя коромысла подъема 15 центр опоры О₃ коромысла подачи 4 и центр шарнира М, соединяющего плечо O₄М коромысла подъема 15 с серьгой 16, находятся на прямой, параллельной игольной пластине 17.

Механизм работает следующим образом. Стачиваемые материалы укладывают сверху на платформу швейной машины (не показана) и игольную пластину 17 под предварительно поднятую прижимную лапку (не показана), затем опускают прижимную лапку, прижав ткань к игольной пластине 17, далее включают швейную машину.

От главного вала машины (не показан) вращение передается распределительному валу O₁ посредством зубчато-ременной передачи (не показана). Движение от распределительного вала O₁ через кривошип 1 передается шатуну 2, который передает колебательное движение шатуну 3 и соединительному звену 10. Шатун 3 вызывает качательное движение коромысла подачи 4, которое обуславливает возвратно-поступательное движение в горизонтальном направлении рычага 5, несущего зубчатую рейку 6. Кривошип 11, также связанный с распределительным валом O₁, посредством шатуна 12 обеспечивает вращательно-колебательное движение коромысла 13. Вращательно-колебательное движение коромысла 13 посредством шатуна 14 передается коромыслу подъема 15, которое через серьгу 16 передает движение в вертикальной плоскости рычагу 5, несущего зубчатую рейку 6. Сложение двух движений в вертикальном и в горизонтальном направлениях дает замкнутую шатунную траекторию движения зубчатой рейки 6. При движении зубчатой рейки 6 над игольной пластиной 17 происходит перемещение материалов, зажатых между зубчатой рейкой 6 и прижимной лапкой, вдоль игольной пластины 17 на заданную длину стежка.

Коромысло подъема 15 имеет приближенный выстой заданной продолжительности в момент крайнего положения плеча O₄М, соответствующего максимальному подъему зубчатой рейки 6 над игольной пластиной 17. При выстое коромысла подъема 15, из-за остановки вертикальных перемещений зубчатой рейки 6, поворот коромысла подачи 4 против часовой стрелки приводит к тому, что зубчатая рейка 6 движется по прямолинейному участку траектории. В момент выстоя коромысла подъема 15 четырехугольник O₃DNM образовывает параллелограмм, при этом поворот плеча O₃D коромысла подъема приводит к тому, что серьга MN поворачивается на одинаковый с ним угол, но так как шарнир М из-за выстоя коромысла подачи 15 остается неподвижным, то угол поворота звена DN (а значит и зубчатой рейки 6) остается неизменным и равным углу наклона линии, проведенной через точки О₃ и М. Поверхность зубчатой рейки 6 на участке ее прямолинейного движения остается параллельной игольной пластине 17, за счет того, что линия, проведенная через точки О₃ и М, при выстое коромысла подъема 15 параллельна игольной пластине 17.

Для изменения длины стежка подпружиненный рычаг 7 с рукояткой Р посредством тяги 8 поворачивает двуплечий рычаг 9, связанный посредством шатуна 10 с кинематической цепью перемещений зубчатой рейки по горизонтали. Крайнее верхнее положение рычага 7 соответствует максимальной длине стежка, а крайнее нижнее - обратному перемещению стачиваемых материалов. После окончания работы машину выключают, поднимают прижимную лапку и вынимают готовое изделие.

В механизме транспортирования ткани, приведенном на фиг.2, в кинематической цепи перемещений зубчатой рейки 6 по вертикали опорный рычаг 13 выполнен одноплечим, а шатун 12 является двуплечим, у которого плечо RE шарнирно соединено с кривошипом 11, а плечо RG посредством шатуна 14 соединено с коромыслом подъема 15. Кинематическая цепь перемещений зубчатой рейки по вертикали выполнена в виде шестизвенника O₁ERO₆GFO₄ с выстоем коромысла подъема 15 в крайнем верхнем положении плеча O₄М, соответствующего максимальному подъему зубчатой рейки 6 над игольной пластиной 17. Геометрические размеры звеньев O₁E, ER, RO₆, О₆G, GF, FO₄ и координаты опор O₄ и О₆ относительно распределительного вала O₁ получены в результате аналитико-оптимизационного синтеза шестизвенника O₁ERO₆GFO₄ с учетом заданной продолжительности выстоя и величины угла размаха коромысла O₄F, а также допустимых углов давления. В момент выстоя коромысла подъема 15 четырехугольник O₃DNM образовывает параллелограмм, при этом поворот плеча O₃D коромысла подъема приводит к тому, что серьга MN поворачивается на одинаковый с ним угол, но так как шарнир М из-за выстоя коромысла подачи 15 остается неподвижным, то угол поворота звена DN (а значит и зубчатой рейки 6) остается неизменным и равным углу наклона линии, проведенной через точки О₃ и М. Поверхность зубчатой рейки 6 на участке ее прямолинейного движения остается параллельной игольной пластине 17 за счет того, что линия, проведенная через точки О₃ и М, при выстое коромысла подъема 15 параллельна игольной пластине 17.

Механизмы транспортирования ткани швейных машин, приведенные на фиг.1 и 2, могут быть использованы в высокоскоростных швейных машинах, где применение вращательных кинематических пар позволяет снизить силы трения в них, и, следовательно, повысить надежность работы механизма. Обеспечиваемый предлагаемыми механизмами транспортирования ткани прямолинейный параллельно игольной пластине участок движения зубчатой рейки в период транспортировании ткани на заданную и регулируемую длину стежка позволяет стабилизировать силы трения между прижимной лапкой, стачиваемыми тканями и зубчатой рейкой, что снижает возможность смещения слоев стачиваемых тканей (посадки) во время транспортирования и позволяет улучшить качество шитья, повысить надежность работы и увеличить производительность.

1. Механизм транспортирования ткани швейной машины, содержащий кинематическую цепь перемещений зубчатой рейки по горизонтали, состоящую из связанных с распределительным валом машины кривошипа и двух шатунов, один из которых связан с коромыслом подачи, установленным на платформе машины и соединенным с рычагом, несущим зубчатую рейку, регулятор длины стежка, состоящий из рычага с рукояткой, связанного рычажной связью с шатунами кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по горизонтали, кинематическую цепь перемещений зубчатой рейки по вертикали, состоящую из связанных с распределительным валом машины кривошипа и двух шатунов, один из которых шарнирно соединен с кривошипом и установленным в платформе машины опорным рычагом, присоединенным посредством другого шатуна к установленному в платформе машины коромыслу подъема, соединенного посредством серьги с рычагом, несущим зубчатую рейку, отличающийся тем, что кинематическая цепь перемещений зубчатой рейки по вертикали выполнена в виде шестизвенного шарнирного механизма с выстоем коромысла подъема в крайнем верхнем положении зубчатой рейки, причем опорный рычаг кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по вертикали выполнен двуплечим и одним плечом связан посредством шатуна с кривошипом на распределительном валу машины, а вторым плечом связан посредством другого шатуна с коромыслом подъема, и длина серьги, соединяющей коромысло подъема с рычагом, несущим зубчатую рейку, равна длине плеча коромысла подачи, соединенного с рычагом, несущим зубчатую рейку, а расстояние между опорой коромысла подачи и шарниром на конце плеча коромысла подъема, соединенного с серьгой, образованное в период выстоя коромысла подъема, равно длине рычага, несущего зубчатую рейку, причем во время выстоя коромысла подъема ось шарнира на конце плеча коромысла подъема, соединенного с серьгой, и ось шарнирной опоры коромысла подачи находятся на прямой, параллельной игольной пластине.

2. Механизм транспортирования ткани швейной машины, содержащий кинематическую цепь перемещений зубчатой рейки по горизонтали, состоящую из связанных с распределительным валом машины кривошипа и двух шатунов, один из которых связан с коромыслом подачи, установленным на платформе машины и соединенным с рычагом, несущим зубчатую рейку, регулятор длины стежка, состоящий из рычага с рукояткой, связанного рычажной связью с шатунами кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по горизонтали, кинематическую цепь перемещений зубчатой рейки по вертикали, состоящую из связанных с распределительным валом машины кривошипа и двух шатунов, один из которых шарнирно соединен с кривошипом и установленным в платформе машины опорным рычагом, присоединенным посредством другого шатуна к установленному в платформе машины коромыслу подъема, соединенного посредством серьги с рычагом, несущим зубчатую рейку, отличающийся тем, что кинематическая цепь перемещений зубчатой рейки по вертикали выполнена в виде шестизвенного шарнирного механизма с выстоем коромысла подъема в крайнем верхнем положении зубчатой рейки, причем опорный рычаг кинематической цепи перемещений зубчатой рейки по вертикали содержит одно плечо, которое шарнирно соединено с двуплечим шатуном, связанным одним плечом с кривошипом, установленным на распределительном валу машины, а вторым плечом посредством другого шатуна связанным с коромыслом подъема, и длина серьги, соединяющей коромысло подъема с рычагом, несущим зубчатую рейку, равна длине плеча коромысла подачи, соединенного с рычагом, несущим зубчатую рейку, а расстояние между опорой коромысла подачи и шарниром на конце плеча коромысла подъема, соединенного с серьгой, образованное в период выстоя коромысла подъема, равно длине рычага, несущего зубчатую рейку, причем во время выстоя коромысла подъема ось шарнира на конце плеча коромысла подъема, соединенного с серьгой, и ось шарнирной опоры коромысла подачи находятся на прямой, параллельной игольной пластине.