電腦刺繡機向多頭和超多頭發(fā)展是一個趨勢，但是超多頭機器的設(shè)計并不是簡單的多頭機的復(fù)制，而是涉及到繡框傳動的穩(wěn)定、機架振動的抑制、主軸傳動的穩(wěn)定和刺繡控制軟件功能的拓展，本該文以一種超多頭（90頭）刺繡機的設(shè)計說明解決上述問題的方法，對類似產(chǎn)品的設(shè)計有參考作用。

　　0 引言

　　電腦刺繡機是一種機電一體化程度很高的縫制設(shè)備，用于在服飾或布料上繡花，刺繡花樣由打版系統(tǒng)輸入，花版數(shù)據(jù)通過磁碟或者介質(zhì)傳送到刺繡機控制系統(tǒng)，控制電腦根據(jù)花版數(shù)據(jù)要求，在刺繡機針離開布面的時候，控制繡框在X方向或者Y方向移動規(guī)定的針距，固定在繡框內(nèi)的繡品隨繡框作X、Y方向的移動，等待下次機針向下刺繡，刺穿布面，與旋梭底線套接，形成線跡。繡框與繡針兩者的配合，在繡品上完成圖樣的刺繡。圖1為電腦刺繡機工作原理圖。

　　電腦刺繡機一般由機械系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三部分組成。機械系統(tǒng)主要由機架、箱體部件、刺布機構(gòu)、挑線機構(gòu)、夾線機構(gòu)、換色機構(gòu)、送布機構(gòu)和刺繡框部件所組成;傳動系統(tǒng)的主電機一般為交流滑差電機或變頻電機，根據(jù)刺繡針距的長短變化，調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，主電機通過同步齒形帶帶動上下軸，上軸帶動刺布機構(gòu)和挑線桿機構(gòu)運動，下軸傳動旋梭及剪線機構(gòu)運動，刺布機構(gòu)和旋梭機構(gòu)的配合，完成底線和面線的鎖套，形成了鎖式線跡。X方向步進電機和y方向步進電機，帶動繡框完成平面運動，形成刺繡花樣?？刂葡到y(tǒng)是刺繡機的控制核心，它將花樣數(shù)據(jù)分解為X、Y方向的運動距離并控制步進電機運動，同時還控制主電機和移框電機的運動配合，避免刺繡針撤拉布面。此外，控制系統(tǒng)還具備多種刺繡編輯、狀態(tài)和故障的顯示等功能。

　　1 超多頭電腦刺繡機的關(guān)鍵技術(shù)

　　普通電腦刺繡機設(shè)計技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是為了追求更高的生產(chǎn)效率，用戶提出了多達65～90頭的電腦刺繡機要求，刺繡機制造廠為了滿足市場的需求，也需要研制這種超多頭的電腦刺繡機。一般普通電腦刺繡機頭數(shù)zui多為12～45頭，設(shè)備長度8～9米，現(xiàn)在采用超多頭設(shè)計，雖然設(shè)備的頭間距會有所縮短，但是設(shè)備的總長度還是會增加30%幅度，達到11米以上。因此，超多頭電腦刺繡機的設(shè)計不是簡單地在普通刺繡機上增加頭數(shù)，而是需要重新設(shè)計，在超多頭電腦刺繡機研制中，需要解決以下幾個方面的關(guān)鍵問題：

　?。?）繡框的驅(qū)動方式

　　普通刺繡機繡框一般采用X向2點、Y向4～5點的驅(qū)動方式（圖2）。步進電機通過滑車，推動繡框在X、Y方向移動，在繡框比較小的情況下，這種方式是可行的，但是現(xiàn)在超多頭電腦刺繡機，繡框的寬度已經(jīng)大大超過傳統(tǒng)的機型，如仍然采用傳統(tǒng)的傳動方式，將會引起繡框的扭振，使花型變形，所以需要對傳動方式進行創(chuàng)新設(shè)計。

　　（2）機架振動的減振

　　刺繡機繡框的工作過程是非連續(xù)工作，也就是說它在機針每次刺入布面時必須靜止，在針桿離開布面后，則要求快速啟動。由于一般平繡速度可達每分鐘750針以上，特別是頭數(shù)增加、機器長度增加后，繡框運動時的振動將會更加強烈，而整機的振動是制約刺繡機速度提高的關(guān)鍵。

　?。?）傳動軸剛度的提高

　　普通刺繡機機頭數(shù)一般在40頭以內(nèi)，當(dāng)機頭數(shù)達到50頭時，上下軸的剛度已不能滿足需要。但是，當(dāng)頭數(shù)增加到65頭以上時，傳動系統(tǒng)就會發(fā)生質(zhì)的變化，一方面設(shè)備的長度大大增加，傳動的路線加長;另一方面頭數(shù)增加以后，上軸需要傳動更多的機頭挑線桿和刺布機構(gòu)，挑線桿和刺布機構(gòu)的負載也是周期變化的，因此傳動軸，特別是上軸的剛度需要重新設(shè)計。

　?。?）電腦控制系統(tǒng)需要更加靈活

　　在超多頭電腦刺繡機中，為了減少設(shè)備的長度，機頭間隔一般比較小。為了使該設(shè)備能夠刺繡大幅面的花樣，就要求電腦控制系統(tǒng)能夠設(shè)置隔頭繡功能，也就是能夠停止若干個機頭工作。斷線和補繡是刺繡機的基本功能，特別是超多頭繡花，如果其中有一個頭漏繡需要補繡，則需要電腦控制系統(tǒng)能夠靈活設(shè)置，避免在補繡時所有機頭一起工作。

　　2 超多頭電腦刺繡機的解決方案

　　根據(jù)以上超多頭電腦刺繡機的技術(shù)關(guān)鍵和要求，我們在設(shè)計中采取了如下措施：

　　（1）繡框采用多點傳動方式，并將步進電機改用伺服電機，大大提高了繡框的傳動精度和運動平穩(wěn)性，改進后的繡框驅(qū)動如圖3所示。

　?。?）針對機架的振動問題，首先對機架工作時的受力和振動進行有限元分析。分析結(jié)果顯示，機架中的薄弱部位剛度偏?。▓D4），振動超過許用值。因此在本設(shè)計中，對機架進行加固，使加固后機架的振動滿足要求。

　?。?）對上傳動軸的剛度進行校核，通過增大軸的直徑和對軸進行特殊的熱處理，滿足傳動軸的強度和剛度要求。

　　（4）超多頭電腦刺繡機控制系統(tǒng)的改進。針對超多頭電腦刺繡機的特殊工作環(huán)境，在上軸機頭傳動上，增加了機頭傳動電磁離合器，使每個機頭都具備單獨控制的功能，同時對電腦控制系統(tǒng)軟件功能上進行改進，增加了隔頭繡和任一機頭補繡功能。

　　3 結(jié)論

　　經(jīng)過上述改進后，研制的90頭超多頭電腦刺繡機經(jīng)檢測（圖5），該機器的刺繡精度為0.1毫米，花型無變形，機架靜態(tài)變形小于0.2毫米，在每分鐘800針的刺繡速度下，X、Y、Z三個方向的振動加速度分別為6m/s2、6m/s2和9m/s2，均比普通刺繡機小，達到設(shè)計要求。