CN104746244A - 一种用于模板缝制的全自动电子拖布轮控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于模板缝制的全自动电子拖布的控制系统，主要解决现有独立电子拖布轮只能实现前后拖模板，不能平稳地使模板施转的技术问题。技术方案为：一种用于模板缝制的全自动电子拖布的控制系统，缝纫机面板安装板固定在缝纫机头左侧，控制盒设置在缝纫机头上方，其特征是在缝纫机面板左侧通过安装板固定有第二步进电机和第二气缸，第二步进电机输出轴通过齿形传送带联动固定在缝纫机面板上的第二拖轮，缝纫机头右端设有编码器，针杆右侧设有光电感应开关，在针杆下方的模板上侧设有反光纸，在缝纫机面板位于缝纫机头后侧通过安装板固定有第一步进电机和第一气缸，第一步进电机输出轴通过齿形传送带联动固定在缝纫机面板上的第一拖轮。本发明主要应用于采用模板缝纫的各品牌单/双针车、长臂车的各类型缝纫机。

Description

一种用于模板缝制的全自动电子拖布轮控制系统

技术领域

本发明涉及一种缝纫机辅助控制系统，特别涉及一种用于模板缝制的全自动电子拖布功能的控制系统，主要适用于各品牌单/双针车、长臂车的采用模板缝纫中及时拖走缝过线的布料，保证缝纫线迹平直美观。

背景技术

随着社会的发展，人们的生活水平的不断提高，对衣着的加工质量的要求也越来越高，尤其是品牌服饰，对缝纫的线迹要求更高，由于不同的布料，不同的款式和工艺，按原来的缝制工艺，许多车缝出来的效果都会出现皱褶、不平整、不规则、线迹不直和针距不一等，导致不美观，客户不接受。 为了解决这个问题，近年已有国内外缝制设备制造厂家开发出套结机、花样机，模板专用机等，通过对缝制范围内布的夹持，基本上解决了这个问题，但由于这些机器售价太高,如：套结机国外品牌1万多元/台，花样机/模板专用机都是十万元/台左右，国内仿制的产品售价略低，但服装厂批量购置仍难以承受投资太大的压力，少量购置则满足不了批量生产需求。同时，套结机、花样机加工尺寸都有局限性，不能适应大尺寸的缝制要求。为此，目前已有厂家单独设计制造了一种电子拖布轮装置，独立对夹着布的模板进行拖拉，保证对线迹的平直等距的要求。但是，这种拖布轮虽然解决了低成本投入和大尺寸加工的要求，但由于只能进行前后或左右方向的拖布，对直线和曲线缝制勉强满足使用的要求，但仍需要人手工控制，对直角、锯齿形状等线迹缝制更困难，效率下降明显，同时存在很大的缺陷：为了解决曲线缝制向左、右的拖拉力，很多厂家将拖轮斜着装，让它有一个侧向分力，对小曲线的加工还勉强，但对锯齿状或直角的缝迹在转弯时，模板有一个很快的旋转，模板快速旋转易伤到站在旁边的人，存在严重的安全隐患，同时，对拖布轮的寿命影响很大。更关键的是，使用模板缝制，虽然解决了缝迹美观的问题，但生产效率并未提高，反而有所下降，因为对每个产品要完成用模板夹持的工序，仍未能为企业带来更大的效益。                            

发明内容

本发明的目的是提供一种用于模板缝制的全自动电子拖布的控制系统，主要解决现有独立电子拖布轮只能实现前后拖模板，不能平稳地使模板施转的技术问题。本发明的思路是：使用单片机同时控制二套拖布轮的驱动电机和拖布轮的下压动作，分别控制前后、左右方向的拖动，并将原电脑缝纫机控制电路的脚踏板取消，缝纫机的脚踏信号改由拖布轮控制系统提供，完成在缝制全过程中，直接对缝纫机进行启动运行、中立停止和后踏的倒缝、剪线、拨线等控制，再通过增加光电感应开关对线迹的拐点（或布边）检测，完成对模板缝制的全过程自动控制的实现。缝纫机的速度由拖布轮控制盒的面板电位器调节，方便快捷。这样，工人只要把夹持好的模板的起始位放到针板下，按下启动开关，缝纫机就会自动完成模板上整条线迹的缝纫，工人可以接着操作另一台相同的机器，从而实现一人控制2-3台相同的机器，大大提高生产效率。达到低设备投入，高效产出的最佳效果，为企业带来更大的效益。

本发明的技术方案为：一种用于模板缝制的全自动电子拖布的控制系统，缝纫机面板安装板固定在缝纫机头左侧，控制盒设置在缝纫机头上方，在缝纫机面板左侧通过安装板固定有第二步进电机和第二气缸，第二步进电机输出轴通过齿形传送带联动固定在缝纫机面板上的第二拖轮，控制拖布X方向移动，缝纫机头右端设有编码器，针杆右侧设有光电感应开关，在模板上各拐角处设有反光纸，在缝纫机面板位于缝纫机头后侧通过安装板固定有第一步进电机和第一气缸，第一步进电机输出轴通过齿形传送带联动固定在缝纫机面板上的第一拖轮，控制拖布Y方向移动。控制电路包括电源、整流和滤波电路、光耦驱动电路，编码器接口电路、光电感应开关、启动开关、单片机、第一步进电机、第一下压气阀，第二步进电机、第二下压气阀，操作面板。电源接整流和滤波电路，整流和滤波电路的输出端接单片机端口。单片机输出端的二组信号输出到驱动模块再分别连接第一步进电机和第二步进电机，单片机输出端的另二路信号分别经三极管连接第一下压气阀和第二下压气阀，单片机输出端的一组信号经光耦驱动电路输出脚踏开关控制信号到平缝机脚踏开关接口，单片机的I /O口输入端接光电感应开关和启动开关，单片机的I /O口读取操作面板上的按键开关信号和输出数码显示，编码器接口电路接单片机端口。

所述控制系统的控制方法包括以下步骤，当拖布控制系统机器第一次上电时，首先复位，输出平缝机中立电位信号，检查面板是否有按钮按下，如果有按钮按下，则进行存储记忆设定；如果没有按钮按下，检查启动按钮是否按下，如果启动按钮按下，则输出平缝机运行电位信号，如果启动按钮没有按下，则返回面板按钮按下检查步骤；输出平缝机运行电位信号后，平缝机运行，第一步进电机运行，第一气缸下压，检查光电感应开关信号是否为0，如果信号为0，则输出平缝机中立信号，第一步进电机停机，第一气缸抬起；如果信号不为0，则返回上一步骤；当第一步进电机停机，第一气缸抬起，第二步进电机运行，第二气缸下压，拖轮带动模板旋转，同时再次检查光电感应开关信号是否为0，如果信号为0，检查是否是信号为0的最后次设定，如果是，则输出后踏信号，缝纫结束；如果不是信号为0的最后次设定，则返回输出平缝机运行电位信号步骤，再次循环执行。

本发明的有益效果是：通过增设一组步进电机和下压气缸，使用单片机和控制面板对拖布参数的设定并及时存贮记忆在EEPROM内，由增设的启动开关控制运行开始，由贴在模板上的布边或拐点处的反光纸感应开关的信号，通过单片机控制平缝机的运行、中立、倒踏的不同电位值，作为二个拖布轮动作的信号指示，还有由于编码器信号及倒缝电磁铁得电的信号也传送到单片机，使得单片机及时采集到缝纫机机头的运行速度、倒缝开始等，保证了拖布与送布的高度一致，使缝纫机真正具有了智能一体的全自动控制的功效。本发明利用一个单片机控制二套步进电机和气缸，实现X、Y方向的拖布，具有以下优点：1、节能、环保，无污染。2、实现X、Y二维平面的拖拉，使复杂的曲折缝纫变得快捷方便，缝纫过程稳定、安全。3、大部分电路共用，只需增加一组控制的驱动电路和系统的结构件，成本低。4、拖布轮下压优先采用气动(也可用电磁铁驱动)，整体结构重量轻。5、设定参数方便灵活，且可存储记忆，以达到多次重复使用。6、缝纫机的速度面板调节，方便快捷，启动运行开关随方便位置安装，启动运行速度快。7、同步效果好，适用范围广。8、最关键的是，只要按下启动开关，全程可自动完成前后缝制和拖拉、中立停止后可左右拖拉模板以实现旋转、再缝纫的循环，实现一人控制2-3台相同的机器，大大提高生产效率。

附图说明

图1为本发明电路原理简图。

图2为本发明结构简图。

图3为本发明软件控制流程框图。

图2中，1-缝纫机头，2-缝纫机面板安装板，3-第一安装板，4-第一步进电机，5-第一气缸，6-第一拖轮，7-齿形传送带a，8-第二步进电机，9-第二气缸，10-第二拖轮，11-编码器，12-针杆，13-光电感应开关，14-反光纸，15-控制盒，16-齿形传送带b，17-第二安装板。

具体实施方式

参照图2，一种用于模板缝制的全自动电子拖布的控制系统，缝纫机面板安装板2固定在缝纫机头1左侧，在缝纫机面板安装板2左侧通过第二安装板17固定有第二步进电机8和第二气缸9，第二步进电机8输出轴通过齿形传送带b16联动固定在缝纫机面板上的第二拖轮10，控制拖布X方向移动。缝纫机头1右端设有编码器11，针杆12右侧设有光电感应开关13，在针杆下方的模板各拐角处设有反光纸14，在缝纫机面板安装板2位于缝纫机头1后侧通过第一安装板3固定有第一步进电机4和第一气缸5，第一步进电机4输出轴通过齿形传送带a7联动固定在缝纫机面板上的第一拖轮6，控制拖布Y方向移动，控制盒15设置在缝纫机头1上方。

参照图1，控制电路包括电源、整流和滤波电路、光耦驱动电路，编码器接口电路、光电感应开关、启动开关、单片机U1 (如MC56F8357)、第一步进电机、第一下压气阀，第二步进电机、第二下压气阀，操作面板。电源经开关K1接整流和滤波电路，通过三极管Q1控制的启动热敏电阻和继电器电路缓冲，整流和滤波电路的输出端分别接单片机U1端口。单片机U1输出端的二组信号输出到驱动模块再分别连接第一步进电机和第二步进电机，单片机U1输出端的另二路信号分别经三极管Q2和Q3连接第一下压气阀和第二下压气阀，单片机U1输出端的一组信号经光耦驱动电路输出脚踏开关控制信号到平缝机脚踏开关接口，单片机U1的I /O口输入端接光电感应开关和启动开关，单片机U1的I /O口读取操作面板上的按键开关信号和输出数码显示，编码器接口电路接单片机U1端口。

所述电源为220V交流接入，经整流和滤波电路后，得到300VDC，一路经开关电源电路转变为12VDC并经三端稳压器7805供单片机U1、步进电机驱动模块PM1、PM2（如TB6560）及其他电路部分工作电源，30VDC为步进电机驱动电源，并经降压为24VDC，作为光电感应开关、下压气阀工作电源；单片机U1输出控制PM1、PM2模块驱动步进电机的二组线圈绕组，另一路通过三极管控制气缸的电磁阀线圈，用气缸的气路切换控制拖布轮的下压和抬起。单片机U1通过三个光耦PC1、PC2、PC3隔离输出给原平缝机控制电路的脚踏开关信号，不同的光耦导通，给出启动运行、中立、后踏停机的脚踏开关信号；缝纫机头的编码器信号、原平缝机倒缝电磁铁线圈得电信号、操作面板的按键信号接入单片机U1，保证拖布动作和速度跟踪的及时性。在操作面板上，设有数码管、增减▲、▼健，拖布参数设定键P，拖布上、下键（附设有指示灯），还有平缝机运行速度调节电位器旋钮。

参照图3、1，具体控制方法为：当拖布控制系统机器第一次上电时，首先复位，使各输出口为需要的状态，再输出平缝机中立电位信号，让缝纫机保持中立位置不运行，同时检测控制面板上的设定：按下“P”键，显示为“FXXX”，表示前进针距为X.XXmm，通过下方的▲、▼键设定本批缝纫服饰所用的针距；再按下“P”键，显示为“BXXX”，表示后退（即倒缝）针距为X.XXmm，通过下方的▲、▼键设定本批缝纫服饰所用的倒缝针距；再按下“P”键，显示为“DXXX”，表示拖布轮延迟落下的针数，通过下方的▲、▼键设定每次拖轮从第一针落下到拖布轮落下间隔的针数。按下“P”键，显示为“LXXX”，表示感应开关可感应到布边（或拐角）的次数，通过下方的▲、▼键设定次数，此次数减1即为左右拖轮工作的次数，而最后一次即为缝纫结束执行倒缝等功能；按下“↑”，拖轮手动抬起键，旁边的灯亮，表示拖轮抬起，再按一次灯灭则为拖轮落下。当单片机U1通过计算，输出的步进电机速度实际不能完全与送布同步时（或者因布材质不同或送料牙机械误差而造成），则随时按下▲、▼键一次，数码显示增加或减少后的针距，直到完全同步为止。每次的设定，3S内无改变，则自动保存为有效的设定。

为了避免拖布轮系统与原缝纫机控制电路的电源相互影响造成可能的系统不稳定等 ，单片机U1控制的脚踏开关各位置信号通过三个光耦PC1、PC2、PC3隔离。当操作面板上各参数设置完成，按下启动开关按键，单片机U1接收到开始运行信号后，输出平缝机运行电位信号 RUN，通过光耦PC1隔离驱动， PC1的次级导通，由电位器调定的电压值通过J1的OUT信号送到缝纫机原控制器脚踏开关接口，控制缝纫机按设定的速度运行，单片机U1根据编码器信号控制第一气缸下压，第一步进电机向后拖布；模板向前移动，当光电感应开关感应到贴在模板转角处的反光纸（即布边位置）时，光电感应开关信号为0，单片机U1输出平缝机中立信号NEUTRAL，通过光耦PC2的次级导通，由电阻R3、R4、R5分压的中立电位值通过OUT送到原缝纫机控制器脚踏开关接口，缝纫机停止运行，第一步进电机也停止拖布，第一气缸抬起，同时，第二步进电机运行、第二气缸下压，开始向左拖布，由于存在一个力臂，此时模板依针孔位置的导向柱向左旋转，到第二个反光纸移到光电感应开关下时，光电感应开关信号为0，单片机U1接收到第二个布边信号，则第二步进电机停止，单片机U1再次发出RUN信号，驱动平缝机继续缝纫和向后拖布，再到下一个布边时，反光纸再次到光电感应开关下，依此循环。。。。，到设定的最后一个光电感应开关信号为0送到单片机U1时，单片机U1输出停止信号，通过光耦PC3的次级导通，由电阻R3、R4、R5分压的后踏电位值通过J1的OUT送到原缝纫机控制器脚踏开关接口，缝纫机执行结束倒缝、剪线、拨线等动作，缝纫结束；而单片机U1通过三极管Q2（Q3）控制下压气阀YF（YF2）切换气缸使拖布轮的下压、抬起，缝纫机运转后，安装在缝纫机头电机后的编码器电路输出缝纫机运行方向的ENC A/B信号、Z的位置信号，这些信号经过施密特整形IC-74HC14整形滤波后，送入单片机U1。平缝机的倒缝电磁铁得电后，缝纫机开始倒缝，同时，经过J9接入拖布轮电路，经过整流桥DB2整流，光耦PC5的隔离，送到单片机U1，从而控制第一步进电机的前、后同步拖布。由于下压气阀线圈通常额定电压为24VDC，所以通过三极管Q6电压跟随器来将30VDC转变为24VDC，这样，就可以保证下压气阀线圈工作在额定电压下。

为了结构紧凑，所有拖布功能电路放在同一块PCB控制板上，并将其置于同一个控制盒内，干扰小。放置在缝纫机头上方，操作方便。

Claims (6)

1.一种用于模板缝制的全自动电子拖布的控制系统，缝纫机面板安装板固定在缝纫机头左侧，控制盒设置在缝纫机头上方，其特征是在缝纫机面板左侧通过安装板固定有第二步进电机和第二气缸，第二步进电机输出轴通过齿形传送带联动固定在缝纫机面板上的第二拖轮，控制拖布X方向移动，缝纫机头右端设有编码器，针杆右侧设有光电感应开关，在针杆下的模板上各拐角处设有反光纸，在缝纫机面板位于缝纫机头后侧通过安装板固定有第一步进电机和第一气缸，第一步进电机输出轴通过齿形传送带联动固定在缝纫机面板上的第一拖轮，控制拖布Y方向移动。

2.根据权利要求1所述的一种用于模板缝制的全自动电子拖布的控制系统，其特征是所述控制系统含有控制电路，控制电路包括电源、整流和滤波电路、光耦驱动电路，编码器接口电路、光电感应开关、启动开关、单片机、第一步进电机、第一下压气阀，第二步进电机、第二下压气阀，操作面板；电源接整流和滤波电路，整流和滤波电路的输出端接单片机端口；单片机输出端的二组信号输出到驱动模块再分别连接第一步进电机和第二步进电机，单片机输出端的另二路信号分别经三极管连接第一下压气阀和第二下压气阀，单片机输出端的一组信号经光耦驱动电路输出脚踏开关控制信号到平缝机脚踏开关接口，单片机的I /O口输入端接光电感应开关和启动开关，单片机的I /O口读取操作面板上的按键开关信号和输出数码显示，编码器接口电路接单片机端口。

3.权利要求1或2所述控制系统的控制方法，其特征是包括以下步骤，

当拖布控制系统机器第一次上电时，首先复位，输出平缝机中立电位信号；

检查面板是否有按钮按下，如果有按钮按下，则进行存储记忆设定；如果没有按钮按下，检查启动按钮是否按下，如果启动按钮按下，则输出平缝机运行电位信号，如果启动按钮没有按下，则返回面板按钮按下检查步骤；

输出平缝机运行电位信号后，平缝机运行，第一步进电机运行，第一气缸下压，检查光电感应开关信号是否为0，如果信号为0，则输出平缝机中立信号，第一步进电机停机，第一气缸抬起；如果信号不为0，则返回上一步骤；

当第一步进电机停机，第一气缸抬起，第二步进电机运行，第二气缸下压，拖轮带动模板旋转，同时再次检查光电感应开关信号是否为0，如果信号为0，检查是否是信号为0的最后一次设定，如果是，则输出后踏信号，缝纫结束；如果不是信号为0的最后次设定，则返回输出平缝机运行电位信号步骤，再次循环执行。

4.根据权利要求2所述的一种用于模板缝制的全自动电子拖布的控制系统，其特征是所述电源为220V交流接入，经整流和滤波电路后，得到300V直流，一路经开关电源电路转变为12VDC并经三端稳压器7805作为单片机工作电源，一路经开关电源电路转变为30V直流作为步进电机的驱动电源，降压后的24V直流为光电感应开关、下压气阀的工作电源。

5.根据权利要求2所述的一种用于模板缝制的全自动电子拖布的控制系统，其特征是在操作面板上，设有增减▲、▼健，拖布参数设定键P，拖布轮手动上、下键，平缝机运行速度调节电位器旋钮。

6.权利要求1所述缝纫机控制系统应用于单/双针车、长臂车。