Швейний апарат ниткошвейної машини

Изобретение относится к полиграфическому машиностроению. Известен швейный аппарат ниткошвейной машины [1], содержащий подвижную каретку с держателями для игл и крючков, установленную на каретке рейку, взаимодействующую с закрепленными на валах держателей крючков шестернями с возможностью поворота крючков на углы g ån , где: g å 1 + g å 2 + g å 3 27° + 144° + 22° 193° ; = = g å 4 193° ; = g å5 + g å6 + g å7 g å 8 ; = g å2 g å6 ; = g å 3 g å7 ; = g å 4 g å 8 , и соединенную посредством шатуна с установленным на вспомогательном валу рычагом, имеющим = два отверстия для установки ролика для взаимодействия с одним из двух профилирующи х пазов закрепленного на промежуточном валу пространственного кулачка, связанного посредством зубчатой пары с главным валом, при этом пазы кулачка имеют постоянные и сопрягаемые с ними криволинейные рабочие участки, на которых линейные протяженности, измеряемые от правого торца кулачка до их центральных осей и соответствующие им координатные углы, отсчитываемые от начальной угловой координаты y но в направлении против часовой стрелки, переменны и обеспечивают движение рейки во время выстоя каретки по закону периодического движения - диаграмма ускорений - косинусоида. Каждый рабочий участок пазов с угловой протяженностью Фп и начальной угловой координатой y нп имеет левое или правое направление паза по отношению к правому торцу кулачка, при этом: у первой дорожки 1, 2, 3, 5, 6, 7 участки имеют левое направление, а 2 и 4 правое; у второй дорожки 1 - 4 участки имеют левое, а 5 - 8 участки правое направление. Начальные угловые координаты рабочих участков y нп и их угловые протяженности имеют следующие значения: y н1 < 45° ; y н2 < 86° ; y н3 < 126° ; y н4 < 140° ; y н5 < 225° ; y н 6 < 266° ; y н7 < 306° ; y н8 < 320° ; Ф 2 = Ф 6 < 29°; Ф3 = Ф7 < 5°; Ф 4 = Ф 8 < 40°. Недостатками прототипа являются неоптимальные профили 1 и 2 дорожек пространственного кулачка, в результате чего происходит износ дорожек, а также обеспечивается невысокая надежность шитья книг, особенно переставными переплетными стежками. 1. Малы угловые протяженности рабочих участков дорожек Фп, что приводит к возникновению значительных динамических нагрузок в механизме. Например, масса крючка mк = 1 грамм, а максимальная нагрузка на зубчатой рейке при третьем повороте крючков составляет Р = 240 Н. 2. Неоптимальными являются величины углов поворота крючков g å n на 2, 3, 6, 7 участках: g å 2 = g å 6 » 144° ; g å 3 = g å 7 » 22° . После 2 и 6 поворотов зев крючка не параллелен 1-ой нити петли, растянутой нитеводителем за крючок, что затрудняет захват 1-ой нити петли крючком и увеличивает угол g å 3 третьего поворота крючка. 3. Поздно начинаются 1, 2, 5, 6 повороты крючков и преждевременно начинаются 4 и 8 повороты, что также неблагоприятно отражается на динамике механизма и надежности шитья. 4. Неправильное направление 4 и 8 поворотов крючков при шитье книг переставными переплетными стежками. Такое направление вращения крючков приводит к закручиванию петель и нитей, что снижает надежность процесса шитья. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования швейного аппарата ниткошвейной машины за счет изменения профилей 2-х криволинейных дорожек пространственного кулачка, в результате чего значительно снижаются динамические нагрузки в механизме вращения кулачков, исключается закручивание петель и нитей швов при шитье книг переставными переплетными стежками и за счет этого повышается долговечность, надежность и производительность швейного аппарата. Поставленная задача решается тем, что в швейном аппарате ниткошвейной машины, содержащем подвижную каретку с держателями для игл и крючков, установленную на каретке рейку, взаимодействующую с закрепленными на валах держателей крючков шестернями с возможностью поворота крючков на углы g å n , где: g å1 +g å2 +g å3 = g å 4 ; g å 1 = g å 5 » 27° g å 5 + g å 6 + g å 7 = g å 8 , и соединенную посредством шатуна с ; установленным на вспомогательном валу рычагом, имеющим два отверстия для установки ролика для взаимодействия с одним из двух профилирующи х пазов закрепленного на промежуточном валу пространственного кулачка, связанного посредством зубчатой пары с главным валом, при этом пазы кулачка имеют постоянные и сопрягаемые с ними криволинейные рабочие участки, на которых линейные протяженности, измеряемые от правого торца кулачка до их центральных осей, и соответствующим им координатные углы, отсчитываемые от начальной угловой координаты y но в направлении против часовой стрелки, переменны и обеспечивают движение рейки во время выстой каретки по закону периодического движения - диаграмма ускорений - косинусоида, причем каждый рабочий участок пазов с угловой протяженностью Фп и начальной угловой координатой y нп имеет левое или правое направление паза по отношению к правому торцу кулачка, при этом у первого паза 4 и 8 участки имеют правое, а остальные - левое направление, согласно изобретению, углы поворота крючков составляют g å 1 + g å 2 = 180° ; g å 5 + g å 6 = 180° ; 10° < g å 3 = g å 7 < 22° , начальные угловые координаты рабочих участков y нп и их угловые протяженности Фп определяются из интервалов: 40° < y н1 < 43,5° ; 87,5° < y н2 < 96° ; 125° < y н3 < 126° ; 157,5° < y н4 < 162,5° ; 220° < y н5 < 223,5° ; 267,5° < y н6 < 276° ; 305° < y н7 < 306° ; 337,5° < y н8 < 342,5° ; 7° < Ф1 = Ф5 < 18,5°; 21° < Ф2 = Ф6 < 28,5°; 4,5° < Ф3 = Ф 7 < 7,5°; 29° < Ф4 = Ф8 0; при этом рейка перемещается влево и крючок вращается против часовой стрелки. Если Lтп+1 - Lтп < 0, паз направлен вправо по отношению к торцу, рейка перемещается вправо, крючок вращается почасовой стрелке. Основные параметры рабочих участков пазов приведены в табл. 2. При этом у 1-го паза четвертый и восьмой участки имеют правое, а остальные -левое направление по отношению к правому торцу кулачка. У второго паза 1, 2, 4, 7 рабочие участки имеют правое, а остальные - левое направление по отношению к правому торцу кулачка. Текущие линейные протяженности Lт1,2 рассчитываются по заданному закону движения рейки с коррективами кинематических искажений закона, вносимых рычажно-шарнирным контуром привода крючков. Угловые параметры пазов y нп , Ф п определяются из следующи х интервалов: 40° < y н1 < 43,5° ; S ån = 87,5° < y н2 < 96° ; 125° < y н3 < 126° ; 157,5° < y н4 < 162,5° ; 220° < y н5 < 223,5° ; 267,5° < y н6 < 276° ; 305° < y н7 < 306° ; 337,5° < y н8 < 342,5° ; 7° < Ф1 = Ф5 < 18,5°; 21° < Ф2 = Ф6 < 28,5°; 4,5° < Ф3 = Ф7 < 7,5°; 29° < Ф4 = Ф8 < 46,5°. Пример конкретного выполнения кулачка. Конструктивная схема механизма изображена на фиг. 2, на которой даны обозначения геометрических параметров звеньев и элементов механизма. На фиг. 6 показана расчетная схема механизма. Принимаем следующие обозначения и терминологию: Lo - линейная протяженность от правого торца кулачка до центральной оси первого паза кулачка для положения, определяемого угловой координатой y но ; Lт1, Lт2 - текущие линейные протяженности от правого торца кулачка до центральных осей 1 и 2 пазов; а2 - минимальное расстояние между пазами кулачка; А1 - расстояние от левой боковины машины до центра вала рычага О3; А2 - расстояние от центра вала рычага О3Б до правого торца кулачка; е1 - расстояние от центра вала рычага О3Б до центральной оси направляющей зубчатой рейки; l1 - длина шатуна БГо; R1 - длина рычага О3Б кулачкового механизма; R2 = O 3C = O 3D - расстояние от центра вала О3 до центра ролика С или D рычага; D3 - наружный диаметр цилиндрического обода кулачка; S å n - линейная протяженность перемещения зубчатой рейки на п рабочем участке, которая обеспечивает поворот крючка на угол g å n ; Sнп - начальное для п-го рабочего участка положение рейки, измеренное в направлении, параллельном ее направляющим от центра О3 вала рычага; y нп - угловая координата начала п-го рабочего участка 1-го или 2-го паза, измеряемая от y но в направлении против поворота часовой стрелки; Фп - угловая протяженность п-го рабочего участка пазов; y i = 0,1 2,... Фп - задаваемые приращения угловой протяженности Фп; , y т1 , y т 2 - текущие координатные углы для линейных протяженностей Lт1, Lт2. Текущие протяженности Lт1 и Lт2 и соответствующие им координатные углы y т1 и y т 2 для криволинейных рабочих участков 1-го и 2-го пазов кулачка определяются по заданному закону движения рейки с корректировкой кинематических искажений закона, вносимых рычажно-шарнирным контуром привода крючков, из следующи х соотношений (фиг. 6) L т1,2 = L o + R 2 (sin b o - sin b ) , (1) y т1,2 = y нп + К п Фп - x тп , (2) где вспомогательные параметры определяются из уравнений A -Lo b о = arcsin 2 ; (3) R2 b = g + a 1 ; (4) a2 H , (5) 2R2 где Н = +1 - для 1-го паза, Н = -1 - для 2-го паза. a 1 = arcsin g = arctg a1 = a 2 + R2 - l2 sp 1 1 - arccos 1 ; (6) e1 2 a1 R1 2 sp + e2 (7) 1 S p = Sнп ± а к S å n , (8) где плюс - при перемещении рейки влево, а минус - вправо. aк = 0,5 - 0,5 cos p К п , (9) Кп = yі Фп ; 0 £ К п £ 1 , (10) é 2R 2 ù x тп = arctgê (cos b o - cos b)ú (11) ë Dн û где D4 = D3 - H1, а H1 - глубина паза. Начальные данные для расчета пазов кулачка даны в таблице 3. Устройство работает следующим образом, при шитье книг простыми брошюрными и переплетными стежками. В верхнем положении каретки крючки повернуты носиком (зевом) к оператору, это положение принимаем за начальное. При y н1 = 86° крючок совершает 1-й оборот против часовой стрелки на угол g å 1 = 27° . Этот поворот предназначен для растягивания петли, удерживаемой крючком. Затем каретка начинает опускаться вниз, а петля, находящаяся на крючке, скользит вдоль него. Второй поворот крючка также против часовой стрелки должен начинаться после того, как петля перешла на цилиндрическую часть крючка, т.е. при j н2 = 176° . Второй угол поворота крючка равен g å 2 = 153° , т.е. крючок поворачивается на угол 180° от начального положения g но = 0° . Закончиться второй поворот должен до прижатия 1-ой нити петли, растянутой нитеводителем, к телу крючка. Как показывает наблюдение за работой машины, в процессе шитья петли, удерживаемая крючком и лежащая на фальце тетради, несколько поворачивается в сторону швейной иглы, фиг. 10-11. Поэтому при выходе из фальца тетради носик зева крючка может повреждать правую ветвь этой петли, фиг. 1. Для исключения этого явления предназначен третий поворот крючков на угол g å 3 = 13° против часовой стрелки, или в зону расположения иглы. Начинать третий поворот крючков нужно после того, как первая нить растянутой нитеводителем петли вошла в зев крючка на величину S1 ³ 15 мм , что соответствует j н3 = 250° , и заканчивать , до выхода носика крючка из вершины стола, т.е. при j к 3 @ 265° ; учитывая погрешности и зазоры принимаем, что j к 3 = 262° . Для того, чтобы вновь образованная петля не закручивалась в зеве крючка, последний 4-й поворот крючка необходимо начинать после проводки вновь образованной петли через ранее образованную петлю, лежащую на фальце тетради. Поэтому четвертый поворот крючков по часовой стрелке начинается позже, т.е. при j н4 = 320° . Крючки поворачиваются на 193° и возвращаются в исходное положение g но = 0° . При 2 обороте главного вала работают 5-8 рабочие участки 1-го паза кулачка и обеспечивают крючкам такие же движения во времени, как и при первом обороте главного вала. Шитье переставными переплетными стежками осуществляется при перестановке ролика в отверстие С рычага О3Б для взаимодействия с 2 пазом кулачка, фиг. 2. Перестановка осуществляется, когда механизм находится в положении, соответствующем j но = 0° цикловой диаграммы, т.е. когда совпадают горизонтальные риски кулачков, механизмов швейной каретки и вращения крючков. Геометрические параметры y нп , Фп, S å n второго паза такие же, как у первого, поэтому и работа механизма аналогична. Однако, у второго паза изменены направления пазов относительно правого торца кулачка. При этом особо важное значение имеет направление паза на 4 и 8 рабочих участках. В том случае, когда швейная игла находится слева от крючка, последний поворот крючка необходимо осуществлять по часовой стрелке; когда же швейная игла находится справа от крючка последний 8 поворот необходимо делать против часовой стрелки. При таких поворотах крючков нити петель и петли не будут скручиваться, как показано на фиг. 10, при других поворотах крючков (фиг. 11) нити и петли закручиваются, что затрудняет затяжку швов; закрученную нить трудно протягивать через отверстие иглы и вообще осуществлять процесс образования петель и шитья. Кулачки механизмов качающегося стола, каретки и др. механизмов швейного аппарата имеют при изготовлении допуски: на линейные размеры - ±0,05 мм и на угловые размеры - ±5. Пазы кулачка механизма вращения крючков изготавливаются также с достаточно высокой точностью: допуск на линейный размер составляет ±0,05 мм, а на угловой размер - ±1. Однако, при определении экспериментальным путем реальных угловых параметров цикловой диаграммы исполнительных механизмов отмечается разброс численных значений угловых координат с средним допуском d c = ± 3° , а у некоторых механизмов величина допуска составляет d m = ± 5° . Это объясняется неточностью изготовления и сборки узлов, наличием зазоров в зубчатых передачах и др. кинематических парах, определенным сочетанием допусков в кинематических цепях. При работе машины на эти параметры будут влиять также эксплуатационные и температурные ошибки. Вышеотмеченные погрешности кулачков, качающегося стола, каретки и др., жестко закрепленных на главном валу, компенсируются за счет угловой регулировки кулачка механизма вращения крючков. который устанавливается на вспомогательном валу. С учетом приведенного выше, геометрические параметры кулачка y нп , Фп задаются в интервалах, а не в фиксированных численных значениях. Обоснуем численные значения интервала на примере параметров j нп , j кп , П п цикловой диаграммы (ЦД). Начальные j нп и конечные j кп угловые координаты ЦД будем согласовывать с движениями во времени других механизмов швейного аппарата, исходя из условия обеспечения надежного шитья, а также учитывать допуски d с , обуславливаемые погрешностями. Для того, чтобы нити петель не закручивались на теле крючков не происходила деформация крючков, крючки целесообразно поворачивать в то время, когда нити петель ослаблены. Для сокращения динамических нагрузок Пп max целесообразно, чтобы стремились к максимуму. Проанализируем рабочие участки цикловой диаграммы механизмов швейного аппарата, фиг. 3 и фиг. 12. 1 и 5 рабочие участки. Для угловых параметров ЦД назначены интервалы: 80° < j н1 = jн5 < 87° ; j к1 < 118° ; угол ЦД j і < 80° соответствует началу отхода проталкивающей планки от стопы сшитых блоков, а, следовательно, уменьшению натяжения петель, удерживаемых крючками в верхнем положении каретки. Конечная угловая координата первого рабочего участка ЦД должна быть меньше j к1 < 118° , т.к. при j i = 118° начинается подъем рычага нитепровода и начинается затяжка петель. Второй и шестой рабочие участки: 175° < j н2 = j н6 < 192° ; j к 2 = 232° ; второй поворот крючков должен начаться после того, когда во время опускания каретки в стол петля перешла из зева крючка на его цилиндрическую часть. Закончиться второй поворот крючков должен до прижатия первых нитей петель, растянутых нитеводителем за крючки, к телу крючков, т.к. при j к 2 < 232° , т.к. при j i = 232° нитеводители начинают качание за крючки. Третий и седьмой рабочие участки: 250° < j н3 = jн7 < 252° ; j к 3 < 265° . Начинать третий поворот крючков необходимо после того, когда первая нить растянутой нитеводителем петли вошла в зев крючка на величину DS » 1 5 мм , что соответствуе т j н3 @ 250° . Заканчивать этот поворот необходимо тогда, когда носик крючка , вышел из фальца тетради, находящейся на вершине качающегося стола; т.е. при j к 3 320° , будут возрастать динамические нагрузки. Угол j к 4 < 48° , т.е. поворот должен закончиться до подхода проталкивающей планки к стопе сшитых блоков. При назначении интервалов j нп П п ЦД устройства также учитывались следующие условия: 1. В область интервалов j нп не должны входить фиксированные численные значения j нп цикловой диаграммы известных швейных аппаратов, при этом: 80° < j н1 = jн5 < 87° ; 175° < j н2 = j н6 < 192° ; 250° < j н3 = jн7 < 252° ; 315° < jн 4 = jн8 < 325° . 2. Минимальные численные значения интервалов протяженностей рабочих участков ЦД устройства (кроме П 1 и П 5) должны быть больше максимальных значений известных швейных аппаратов, а 14° < П 1 = П 5 < 37°. Максимальные значения П п ограничиваются технологическими требованиями: 14° < П 1 = П 5 < 37°; 42° < П 2 = П 5 < 57°; 9° <П 3 = П 7 < 15°; 58° < П 4 = П 8 < 93°; т.к. параметры j нп , П п ЦД задаются профилями пазов кулачка, то основные параметры пазов y нп , Фп также задаются в некоторых интервалах с учетом того, что Фп = 0,5 П п, y н1- 4 = 0,5j н1- 4 , при этом угловые протяженности рабочих участков пазов кулачка определяются из интервалов: 7° < Ф1 = Ф5 < 18,5; 21° < Ф 2 = Ф6 < 28,5°; 4,5° < Ф 3 = Ф7 < 7,5°; 29° < Ф 4 = Ф8 < 46,5°. Начальные угловые координаты рабочих участков пазов также определяются из интервалов: 40° < y н1 < 43,5° ; 87,5° < y н2 < 96° ; 125° < y н3 < 126° ; 157,5° < y н4 < 162,5° ; 220° < y н5 < 223,5° ; 267,5° < y н6 < 276° ; 305° < y н7 < 306° ; 337,5° < y н8 < 342,5° .