CN104695140A - 缝制设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种缝制设备，机械结构部分包括引线机构、挑线机构、钩线机构和送布机构；电气控制部分包括依次相连的微控制器、智能功率模块和电机，微控制器连接有若干传感/输入设备以接收相应的信号/输入参数或指令，生成并输出PWM信号，供智能功率模块变换成电机驱动信号来驱动电机。本发明在机械结构和电气控制部分进行了改进，可以较全面的提升产品性能。

Description

缝制设备

技术领域

本发明涉及缝制设备，尤其涉及一种缝制设备。

背景技术

缝制设备主要由引线机构、挑线机构、钩线机构、送布机构等四大机构和另外一个独立的绕底线机构等组成，通过机针、摆梭、挑线杆、送布牙等四个主要零件作有规则的运动，可使得面线和底线象搓绳一样绞合出锁环，由此形成双线连锁线迹。普通的缝制设备存在一定的缺陷，一方面是机械结构较为复杂、布局不够紧凑；另一方面是对于电机的控制不够方便，动态性能不够理想。有鉴于现有缝制设备存在的不走，有必要对此予以改进。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明实施例的目的提供一种新型的缝制设备，以便简化缝纫机的机械结构，优化电气控制性能。

为解决以上技术问题，本发明实施例提供一种缝制设备，包括机械结构部分和电气控制部分，机械结构部分包括引线机构、挑线机构、钩线机构和送布机构，引线机构包括上轮、上轴、挑线凸轮、小连杆和针杆，上轴接于上轮以便由电机进行驱动，挑线凸轮安装于上轴，小连杆的一端偏心地接于挑线凸轮上，底端安装机针的针杆接于小连杆的另一端；挑线机构包括上轮、上轴、挑线凸轮和挑线杆和支撑杆，上轴接于上轮以便由电机进行驱动；支撑杆的定位端铰接于挑线凸轮，支撑杆的滑动端可在挑线凸轮的槽内滑动，挑线杆与支撑杆的滑动端连接；钩线机构包括上轮、上轴、大连杆、摆轴、摆轴滑块、下轴曲柄、下轴及摆梭托，上轴接于上轮以便由电机进行驱动；大连杆的一端接于上轴的连接曲轴，大连杆的另一端接于摆轴，摆轴上安装摆轴凸轮和摆轴滑叉；下轴曲柄的一端接于摆轴滑叉内的下轴滑块，下轴曲柄的另一端接于主轴，摆梭托安装于主轴上，摆梭可拆卸地安装于摆梭托上；抬牙轴的一端偏心地装于摆轴凸轮，抬牙曲柄的一端接于抬牙轴的另一端，抬牙滚轮安装于抬牙曲柄的另一端，送布牙的一端接于抬牙滚轮，送布牙的另一端装于牙架；送布机构包括上轮、上轴、牙叉、送布曲柄、送布轴、牙架、送布牙、抬牙轴、摆轴偏心凸轮及摆轴，上轴接于上轮以便由电机进行驱动，牙叉的一端接于上轴的凸轮，牙叉的另一端与送布轴曲柄连接，送布轴曲柄同时连接送布轴，牙架连接与送布轴，送布牙的一端装于牙架，送布牙的另一端接于抬牙滚轮；抬牙滚轮安装于抬牙曲柄一端，抬牙曲柄的另一端接于抬牙轴，该抬牙轴安装于摆轴凸轮，该摆轴凸轮安装于摆轴上，该摆轴通过大连杆接上轴的连接曲轴；电气控制部分包括依次相连的微控制器、智能功率模块和电机，微控制器连接有若干传感/输入设备以接收相应的信号/输入参数或指令，生成并输出PWM信号，供智能功率模块变换成电机驱动信号来驱动电机。

较优地，机械结构部分包括压脚机构，该压脚机构包括长杆、压脚、弹簧、扳手、调节螺钉，长杆由针杆支撑于两个针杆座，弹簧套于长杆并位于两个针杆座之间，压脚可转动地装于长杆的底端以对布料压边；扳手固接于长杆上，扳手可以向下扳到机头的扳手卡位，用以使长杆固定而带动压脚压住工件；调节螺钉设置于长杆的顶端，用以来调节压脚的高度。

较优地，机械结构部分包括台板，机头通过机座安装于台板上，该台板具有延长板，该延长板可通过支撑铰链进行收放；

较优地，台板上开设若干挡布条孔，用以根据工件尺寸在挡布条孔中装入安装挡布条的插脚。

较优地，机械结构部分包括机架，台板支撑于机架上，该机架具有机架横梁与机架立脚，台板的底面设置台板凹槽，机架横梁具有相配的截面并支撑于台板凹槽内。

较优地，电气控制部分包括依次相连的微控制器、智能功率模块和电机，微控制器连接有若干传感/输入设备以接收相应的信号/输入参数或指令，生成并输出PWM信号，供智能功率模块变换成电机驱动信号来驱动电机。

较优地，传感/输入设备包括采集并输出踏板的压力信号的踏板压力传感器、采集并输出机针与针板的间距信号的机针位置传感器、检测并输出电机的实时转速信号转速传感器、输入操控参数及指令的控制面板，踏板压力传感器、机针位置传感器、转速传感器及控制面板分别连接至微控制器。

较优地，微控制器和智能功率模块分别连接开关电路、故障检测电路和电流检测电路，故障检测电路实时检测智能功率模块的电流并将参数传输到微控制器，故障检测电路检测到智能功率模块发生故障时输出故障提示信号到微控制器进行处理；开关电路控制微控制器和智能功率模块的开启/关闭来进行供电。

较优地，智能功率模块包括智能功率芯片P1、高速光电隔离器U1和光耦U2，其中：高速光电隔离器U1的2脚通过电阻R2接微控制器的PWM输出端，高速光电隔离器U1的3脚接地，高速光电隔离器U1的5脚接智能功率芯片P1的4脚，高速光电隔离器U1的6脚接智能功率芯片P1的3脚，高速光电隔离器U1的5脚接智能功率芯片P1的2脚，高速光电隔离器U1的6脚和智能功率芯片P1的2脚之间接电阻R1，智能功率芯片P1的2脚之间和4脚之间接电容C1，智能功率芯片P1的1脚接+15V；光耦U2的1脚接+15V，光耦U2的2脚接智能功率芯片P1的5脚，光耦U2的3脚接地，光耦U2的4脚通过电阻R3接驱动电源正端VCC，光耦U2的4脚引出故障输出端子。

较优地，电子控制部分包括显示电路，该显示电路连接微控制器以显示输入/输出的信号、参数和/或指令。

与现有技术相比，本发明缝制设备在机械结构方面，引线机构、挑线机构、钩线机构、送布机构部件较少，同时用同一个电机驱动，优化了产品结构，空间布局更为紧凑，且有利于节省成本，降低能耗；压脚的压力可以调节，台板可延长且设有挡布条，作业时更加方便；机架与台板采用槽式连接，拆卸、储藏、运输方便。特别的，在电气控制方面，采集多种传感器信号，能够更有效地对电机进行控制，其中的智能功率模块具有动态性能好、控制方便、高功率密度的优点，其中智能功率模块具有耐高压、高输入阻抗、高开关频率、低驱动功率等优点，其内部芯片集成了逻辑、控制、检测和保护电路；外围驱动电路性能良好，从而大大提高了系统的可靠性。

附图说明

图1是本发明缝制设备主要机构的原理简图；

图2是本发明缝制设备机头的半剖视图；

图3是图2的右视图；

图4是图2的俯视图；

图5是图2的A向视图；

图6是本发明缝制设备压脚机构的结构简图；

图7是本发明缝制设备台板的结构简图；

图8是本发明缝制设备机架的结构简图；

图9是本发明缝制设备控制系统的方框图；

图10是本发明智能功率模块的电路图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明实施例的技术原理及工作过程，以下结合附图及具体实施例来进一步对本发明进行详细描述。

同时参见图1-图8，示出本发明缝制设备机械分主要机构及部件的结构，以下进行具体描述。

如图1-图5所示，本发明缝制设备包括引线机构I、挑线机构II、钩线机构III和送布机构IV，各机构共用部分零件，其中共用上轮1、上轴2传输来自电机的动力。

引线机构I包括上轮1、上轴2、挑线凸轮3、小连杆5和针杆6等部件：上轴2接于上轮1以便电机进行驱动，挑线凸轮3安装于上轴2上，小连杆5的一端偏心地接于挑线凸轮3上，底端安装机针27的针杆6接于小连杆5的另一端。主轴2转动时，针杆6可上下运动，由此带动机针27引线。

钩线机构III包括上轮1、上轴2、大连杆19、摆轴18、摆轴滑块20、下轴曲柄21、下轴22及摆梭托23：大连杆19的一端接于上轴2的连接曲轴34，大连杆19的另一端接于摆轴18，摆轴18上安装摆轴凸轮17和摆轴滑叉；下轴曲柄21的一端接于摆轴滑叉内的下轴滑块20，下轴曲柄21的另一端接于主轴22，摆梭托23安装于主轴22上，摆梭24可拆卸地安装于摆梭托23上；抬牙轴16的一端偏心地装于摆轴凸轮17，抬牙曲柄15的一端接于抬牙轴16的另一端，抬牙滚轮25安装于抬牙曲柄15的另一端，送布牙14的一端接于抬牙滚轮25，送布牙14的另一端装于牙架13。该钩线机构III中，下轴22和抬牙轴16按工作节拍配合以实现钩线。

送布机构IV包括上轮1、上轴2、牙叉8、牙叉滑块9、针距螺钉10、送布曲柄11、送布轴12、牙架13、送布牙14、抬牙轴16、摆轴偏心凸轮17及摆轴18：牙叉8的一端接于上轴2的凸轮，牙叉8的另一端与送布轴曲柄11连接，送布轴曲柄11同时连接送布轴12，送布轴12连接牙架13，送布牙14的一端装于牙架13，送布牙14的另一端接于抬牙滚轮25；抬牙滚轮25安装于抬牙曲柄15一端，抬牙曲柄15的另一端接于抬牙轴16，抬牙轴16安装于摆轴凸轮17，摆轴凸轮17安装摆轴18上，该18摆轴通过大连杆19接上轴2的连接曲轴34。通过送布轴12和抬牙轴16的配合，按照预定节拍送布。如图1所示，牙叉8上还设置有牙叉滑块9，该牙叉滑块9上安装针距螺钉10，方便需要时通过针距螺钉10走针间距。

上述引线机构I、挑线机构II、钩线机构III和送布机构IV部件较少，优化了产品结构，空间布局更为紧凑；这几个机构由同一电机驱动，有利于节省成本，降低能耗。电转动时由皮带驱动上轮1转动，上轮1转动后主轴2转动，可以相应地驱动这几个机构按预设工作节拍缝制工件。

如图6所示，本发明设置压布机构，包括长杆31、压脚28、弹簧30和扳手29：长杆31由针杆6的两个针杆座支撑；弹簧30套于长杆31，并位于两个针杆座之间；压脚28可转动地装于长杆31的底端，可以对布料压边。如图6所示，长杆31上固定安装扳手29，扳手29向下扳到机头33上的扳手卡位时，长杆31向下并被固定，由此带动压脚28压住工件；向上时，压脚28松开工件。特别地，本实施例的长杆31的顶端设置调节螺钉，以便根据布料厚度调节压脚28的高度，这样便于作业。

如图7所示，机头33通过机座32安装于台板35上，该台板35具有延长板38，该延长板38可通过支撑铰链39进行收放，由此可以方便地调节作业面积。此外，台板35上还开设若干挡布条孔37，根据工件的尺寸在挡布条孔37安装挡布条36的插脚，操作时可以方便地对齐工件，作业时更加方便，并有利于提高线缝整齐度。

如图8所示，台板35支撑于机架上，该机架具有机架横梁41与机架立脚42，台板35的底面具有倒梯形截面或其它截面形状的台板凹槽40，形状与此相配的机架横梁41支撑于台板凹槽40内，可以方便地拆卸，储藏、运输起来比较方便。

本发明在机械部分之外，还对电气控制分进行了改进，具体说明如下：

参见图9，示出本发明缝制设备控制系统的基本结构。该缝制设备控制系统包括微控制器(产品型号如dsPIC33FJ16MC304)43、智能功率模块(产品型号如IRMSIOUP60B)44、电机(一般为PMSM，永磁同步电机)45及若干传感器/输入设备和外围电路，进一步描述如下。

如图9所示，微控制器43同时与智能功率模块44、踏板压力传感器48、机针位置传感器49、转速传感器53、控制面板49及显示电路46连接，智能功率模块44与电机45连接：踏板压力传感器48采集并输出踏板的压力信号；机针位置传感器49采集并输出机针与针板的间距信号；转速传感器53检测并输出电机45的实时转速信号；操控面板50输入操控参数及指令；微控制器43接收各传感器的输出信号或操控面板的输入参数或指令，生成并输出PWM(脉冲宽度调制)信号，微控制器43接收输入的信号、参数、指令以及输出信号均可在显示电路46进行显示；智能功率模块44将PWM信号，该电机45启动后通过传动机构(如皮带等)带动上轴2运转，由此使得上述引线机构I、挑线机构II、钩线机构III和送布机构IV按预设节拍运行作业。

如图9中，微控制器43和智能功率模块44还分别接有开关电路47、故障检测电路51和电流检测电路52：故障检测电路51实时检测智能功率模块44的电流，并将参数传输到微控制器43；故障检测电路51检测到智能功率模块44发生故障时，可输出故障提示信号到微控制器43，以便微控制器43进一步处理；开关电路47控制微控制器43和智能功率模块44的开启/关闭，以便按照需要进行供电。

该实施例通过采集多种传感器信号，能够更有效地对电机进行控制，具有动态性能好、控制方便、高功率密度的优点，由此有效地提高了产品性能，具有较好的市场前景。

此外，本发明对图9中的智能功率模块进行了改进，下面进一步具体电路进行描述。

参见图10，为本发明智能功率模块的电路图。如图10所示，电路中的核心模块为智能功率芯片(IPM，如三菱公司的PM75DSA120)P1，在此基础上，本发明设计了高可靠性的IPM驱动电路。

如图10所示，该电路包括高速光电隔离器(如HCPL4504)U1和光耦(PC817)，具体电路结构如下：

高速光电隔离器U1的2脚通过电阻R2(330Ω)接微控制器的PWM输出端，高速光电隔离器U1的3脚接地，高速光电隔离器U1的5脚接智能功率芯片P1的4脚(GND)，高速光电隔离器U1的6脚接智能功率芯片P1的3脚，高速光电隔离器U1的5脚接智能功率芯片P1的2脚，高速光电隔离器U1的6脚和智能功率芯片P1的2脚之间接有电阻R1(6.8KΩ)，智能功率芯片P1的2脚之间和4脚之间接电容C1(0.1μF)，智能功率芯片P1的1脚接+15V。

光耦U2的1脚接+15V，光耦U2的2脚接智能功率芯片P1的5脚，光耦U2的3脚接地，光耦U2的4脚通过电阻R3(10KΩ)接驱动电源(可采用金升阳公司的0515S电源模块)正端VCC，光耦U2的4脚还引出故障输出端子。

该电路的工作原理是：来自微控制器的PWM信号经电阻R2限流，再经高速光隔离器U1隔离后，智能功率芯片P1内部驱动电路控制开关管工作，故障输出信号经光耦U2隔离后送出故障信号。驱动电源+15V与地之间接47μF的滤波电容以滤去共模噪声，提高电源的抗干扰能力。驱动电路输出端的滤波电容采用0.1μF的独石电容。限流电阻R1可适当减小，以提高控制信号波形前的陡度(但不能太小，否则容易产生干扰)。

该智能功率模块集成了GIR和MOSFET的优点，具有耐高压、高输入阻抗、高开关频率、低驱动功率等优点，该智能功率模块内部芯片集成了逻辑、控制、检测和保护电路；外围驱动电路性能良好，从而大大提高了系统的可靠性。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本实用精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种缝制设备，包括机械结构部分和电气控制部分，其特征在于，机械结构部分包括引线机构、挑线机构、钩线机构和送布机构，引线机构包括上轮、上轴、挑线凸轮、小连杆和针杆，上轴接于上轮以便由电机进行驱动，挑线凸轮安装于上轴，小连杆的一端偏心地接于挑线凸轮上，底端安装机针的针杆接于小连杆的另一端；挑线机构包括上轮、上轴、挑线凸轮和挑线杆和支撑杆，上轴接于上轮以便由电机进行驱动；支撑杆的定位端铰接于挑线凸轮，支撑杆的滑动端可在挑线凸轮的槽内滑动，挑线杆与支撑杆的滑动端连接；钩线机构包括上轮、上轴、大连杆、摆轴、摆轴滑块、下轴曲柄、下轴及摆梭托，上轴接于上轮以便由电机进行驱动；大连杆的一端接于上轴的连接曲轴，大连杆的另一端接于摆轴，摆轴上安装摆轴凸轮和摆轴滑叉；下轴曲柄的一端接于摆轴滑叉内的下轴滑块，下轴曲柄的另一端接于主轴，摆梭托安装于主轴上，摆梭可拆卸地安装于摆梭托上；抬牙轴的一端偏心地装于摆轴凸轮，抬牙曲柄的一端接于抬牙轴的另一端，抬牙滚轮安装于抬牙曲柄的另一端，送布牙的一端接于抬牙滚轮，送布牙的另一端装于牙架；送布机构包括上轮、上轴、牙叉、送布曲柄、送布轴、牙架、送布牙、抬牙轴、摆轴偏心凸轮及摆轴，上轴接于上轮以便由电机进行驱动，牙叉的一端接于上轴的凸轮，牙叉的另一端与送布轴曲柄连接，送布轴曲柄同时连接送布轴，牙架连接与送布轴，送布牙的一端装于牙架，送布牙的另一端接于抬牙滚轮；抬牙滚轮安装于抬牙曲柄一端，抬牙曲柄的另一端接于抬牙轴，该抬牙轴安装于摆轴凸轮，该摆轴凸轮安装于摆轴上，该摆轴通过大连杆接上轴的连接曲轴；电气控制部分包括依次相连的微控制器、智能功率模块和电机，微控制器连接有若干传感/输入设备以接收相应的信号/输入参数或指令，生成并输出PWM信号，供智能功率模块变换成电机驱动信号来驱动电机。

2.如权利要求1所述的缝制设备，其特征在于，机械结构部分包括压脚机构，该压脚机构包括长杆、压脚、弹簧、扳手、调节螺钉，长杆由针杆支撑于两个针杆座，弹簧套于长杆并位于两个针杆座之间，压脚可转动地装于长杆的底端以对布料压边；扳手固接于长杆上，扳手可以向下扳到机头的扳手卡位，用以使长杆固定而带动压脚压住工件；调节螺钉设置于长杆的顶端，用以来调节压脚的高度。

3.如权利要求2所述的缝制设备，其特征在于，机械结构部分包括台板，机头通过机座安装于台板上，该台板具有延长板，该延长板可通过支撑铰链进行收放。

4.如权利要求3所述的缝制设备，其特征在于，台板上开设若干挡布条孔，用以根据工件尺寸在挡布条孔中装入安装挡布条的插脚。

5.如权利要求4所述的缝制设备，其特征在于，机械结构部分包括机架，台板支撑于机架上，该机架具有机架横梁与机架立脚，台板的底面设置台板凹槽，机架横梁具有相配的截面并支撑于台板凹槽内。

6.如权利要求1-5任一项所述的缝制设备，其特征在于，电气控制部分包括依次相连的微控制器、智能功率模块和电机，微控制器连接有若干传感/输入设备以接收相应的信号/输入参数或指令，生成并输出PWM信号，供智能功率模块变换成电机驱动信号来驱动电机。

7.如权利要求6所述的缝制设备，其特征在于，传感/输入设备包括采集并输出踏板的压力信号的踏板压力传感器、采集并输出机针与针板的间距信号的机针位置传感器、检测并输出电机的实时转速信号转速传感器、输入操控参数及指令的控制面板，踏板压力传感器、机针位置传感器、转速传感器及控制面板分别连接至微控制器。

8.如权利要求7所述的缝制设备，其特征在于，微控制器和智能功率 模块分别连接开关电路、故障检测电路和电流检测电路，故障检测电路实时检测智能功率模块的电流并将参数传输到微控制器，故障检测电路检测到智能功率模块发生故障时输出故障提示信号到微控制器进行处理；开关电路控制微控制器和智能功率模块的开启/关闭来进行供电。

9.如权利要求8所述的缝制设备，其特征在于，智能功率模块包括智能功率芯片P1、高速光电隔离器U1和光耦U2，其中：高速光电隔离器U1的2脚通过电阻R2接微控制器的PWM输出端，高速光电隔离器U1的3脚接地，高速光电隔离器U1的5脚接智能功率芯片P1的4脚，高速光电隔离器U1的6脚接智能功率芯片P1的3脚，高速光电隔离器U1的5脚接智能功率芯片P1的2脚，高速光电隔离器U1的6脚和智能功率芯片P1的2脚之间接电阻R1，智能功率芯片P1的2脚之间和4脚之间接电容C1，智能功率芯片P1的1脚接+15V；光耦U2的1脚接+15V，光耦U2的2脚接智能功率芯片P1的5脚，光耦U2的3脚接地，光耦U2的4脚通过电阻R3接驱动电源正端VCC，光耦U2的4脚引出故障输出端子。

10.如权利要求9所述的缝制设备，其特征在于，电子控制部分包括显示电路，该显示电路连接微控制器以显示输入/输出的信号、参数和/或指令。