CN111118763A - 一种缝纫机及其机头翻倒保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缝纫机的机头翻倒保护装置，包括电机控制器以及与电机控制器相连的位置传感器，通过位置传感器实时检测机头和台板之间的相对位置，并生成位置信息反馈至电机控制器，电机控制器根据该位置信息判断机头是否发生翻倒，若机头发生翻倒，则控制主轴驱动电机停止运行；由于机体从台板上翻倒时，与机体未发生翻倒相比，机头与台板之间的相对位置必然会发生改变，电机控制器根据该位置信息能够准确判断机头是否发生翻倒，因此本发明提供的机头翻倒保护装置，任何情况下机头翻倒时，利用位置传感器和电机控制器都能够及时检测到并进行保护，可靠性较高，缝纫机的安全性能较高。本发明还公开了一种包括上述机头翻倒保护装置的缝纫机。

Description

一种缝纫机及其机头翻倒保护装置

技术领域

本发明涉及缝纫机安全技术领域，特别是涉及一种缝纫机的机头翻倒保护装置。此外，本发明还涉及一种包括上述机头翻倒保护装置的缝纫机。

背景技术

现有的直驱式缝纫机包括水平设置的台板、可翻转安装在台板上的机体、安装在机体上的电机组件以及控制电机组件工作的电机控制器。其中，电机主体的主轴与机体的主轴是同轴的，电机主体运行时带动缝纫机机头的主轴转动进行缝纫。对直驱式缝纫机进行机械结构调节或者维修时，需要将机体从台板上翻倒，在一些情况下，例如操作人员忘记关闭电源，此时若有误操作，则会导致电机带动缝纫机机头同步旋转，引发安全事故。

为此，目前大多缝纫机使用金属滚珠开关进行翻倒保护，当机头翻倒时，金属滚珠开关发生一定角度的倾斜，其内部的金属滚珠在重力作用下滚动从而接触到金属滚珠开关内部的金属触点而导通，当电机控制器检测到该导通信号后控制缝纫机停止运行，从而保证安全性。但是目前的金属滚珠开关内部的接触点为刚性的点接触，接触点非常小，一般只能保证90％的导通率，可靠性不够；另外当缝纫机在高速运行时，此时机头若不小心翻倒，由于缝纫机运行时机械振动会导致滚珠随着振动，进而导致金属滚珠开关一直在导通、关断状态之间快速变化，不利于电控进行有效判断，最终导致无法起到保护作用，降低了安全性能。

因此提供一种可靠性高的机头翻倒保护装置，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种缝纫机的机头翻倒保护装置，其可靠性高，提高了缝纫机的安全性能。本发明的另一目的是提供一种包括上述机头翻倒保护装置的缝纫机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种缝纫机的机头翻倒保护装置，包括：

位置传感器，用于实时检测机头和台板之间的相对位置并生成位置信息反馈至电机控制器；

所述电机控制器，与所述位置传感器相连且用于根据所述位置信息判断所述机头是否发生翻倒，若所述机头发生翻倒，则控制所述主轴驱动电机停止运行。

优选地，所述位置传感器包括固定在所述机头上的线性霍尔传感器以及固定在所述台板上的磁钢，所述线性霍尔传感器与所述电机控制器相连，当所述机头相对所述台板翻转时，所述线性霍尔传感器与所述磁钢之间的距离会随所述机头的位置发生变化，所述位置信息包括所述线性霍尔传感器产生的电压V_测，当V_测＜V_ref时，所述电机控制器控制所述主轴驱动电机停止运行；其中，V_ref为预设的电压判断阀值，0＜V_ref＜5V。

优选地，所述电机控制器还用于当V_测＜V_ref时开始计时，当V_测小于V_ref的持续时长达到t_设时，所述电机控制器控制所述主轴驱动电机停止运行；其中，t_设为预设的时长阀值。

优选地，所述线性霍尔传感器固定在霍尔板上，所述霍尔板通过排针焊接在所述电机控制器上，且所述机头未相对所述台板发生翻转时，所述线性霍尔传感器正对所述磁钢。

优选地，所述磁钢嵌在所述台板内。

优选地，还包括与所述电机控制器相连的操作面板，所述电机控制器根据所述位置信息控制所述主轴驱动电机停止运行时，所述电机控制器控制所述操作面板的显示屏上显示机头翻倒。

优选地，所述位置传感器包括红外对射管或超声波测距仪。

本发明还提供一种缝纫机，包括上述任意一项所述的机头翻倒保护装置。

本发明提供的缝纫机的机头翻倒保护装置，包括电机控制器以及与电机控制器相连的位置传感器，通过位置传感器实时检测机头和台板之间的相对位置，并生成位置信息反馈至电机控制器，电机控制器接收到位置传感器反馈的位置信息后，根据该位置信息判断机头是否发生翻倒，若机头发生翻倒，则控制主轴驱动电机停止运行。

由于机体从台板上翻倒时，与机体未发生翻倒相比，机头与台板之间的相对位置必然会发生改变，因此根据机头与台板两者之间的相对位置能够判断机头是否发生翻倒，且判断结果准确可靠；综上所述，本发明提供的机头翻倒保护装置，任何情况下机头翻倒时，利用位置传感器和电机控制器都能够及时检测到并进行保护，可靠性较高，缝纫机的安全性能较高。

本发明提供的缝纫机包括上述机头翻倒保护装置，由于上述机头翻倒保护装置具有上述技术效果，上述缝纫机也应具有同样的技术效果，在此不再详细介绍。

附图说明

图1为本发明所提供的机头翻倒保护装置的一种具体实施方式的系统连接框图；

图2为本发明所提供的机头翻倒保护装置的一种具体实施方式的安装结构示意图；

图3为本发明所提供的线性霍尔传感器的一种具体实施方式的安装示意图；

图4为本发明所提供的线性霍尔传感器的一种具体实施方式的另一角度的安装示意图；

图5为本发明所提供的机头翻倒保护装置的一种具体实施方式的机头翻倒状态示意图；

图6为图5的后视图。

附图中标记如下：

位置传感器1、线性霍尔传感器11、磁钢12、霍尔板13、排针14、电机控制器2、主轴驱动电机3、操作面板4、机头5、台板6。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种缝纫机的机头翻倒保护装置，其可靠性高，提高了缝纫机的安全性能。本发明的另一核心是提供一种包括上述机头翻倒保护装置的缝纫机。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图6，图1为本发明所提供的机头翻倒保护装置的一种具体实施方式的系统连接框图；图2为本发明所提供的机头翻倒保护装置的一种具体实施方式的安装结构示意图；图3为本发明所提供的线性霍尔传感器的一种具体实施方式的安装示意图；图4为本发明所提供的线性霍尔传感器的一种具体实施方式的另一角度的安装示意图；图5为本发明所提供的机头翻倒保护装置的一种具体实施方式的机头翻倒状态示意图；图6为图5的后视图。

本发明具体实施方式提供的缝纫机的机头翻倒保护装置，主要包括电机控制器2以及与电机控制器2相连的位置传感器1，通过位置传感器1实时检测机头5和台板6之间的相对位置，并生成位置信息反馈至电机控制器2，电机控制器2接收到位置传感器1反馈的位置信息后，根据该位置信息判断机头5是否发生翻倒，若机头5发生翻倒，则控制主轴驱动电机3停止运行，若机头5未发生翻倒，则主轴驱动电机3继续运行。

需要说明的是，机体从台板6上翻倒时，与机体未发生翻倒相比，机头5与台板6之间的相对位置必然会发生改变，且在机体翻倒过程中，机头5与台板6之间的相对位置持续发生改变，因此根据机头5与台板6两者之间的相对位置能够判断机头5是否发生翻倒，且判断结果准确可靠；综上所述，本发明提供的机头翻倒保护装置，任何情况下机头5翻倒时，利用位置传感器1和电机控制器2都能够及时检测到并进行保护，可靠性较高，缝纫机的安全性能较高。

另外，主轴驱动电机3无论是处于运行状态还是处于待机状态，位置传感器1都可以检测机头5和台板6之间的相对位置，在主轴驱动电机3处于待机状态时，通过机头翻倒保护装置可以防止机头5翻倒后不小心踩到脚踏板使主轴驱动电机3突然运行。

在上述具体实施方式的基础上，能够检测机头5和台板6之间相对位置的位置传感器1有多种，优选地，可以利用线性霍尔传感器11来检测机头5和台板6两者之间的位置变化。位置传感器1具体包括线性霍尔传感器11和磁钢12，其中，线性霍尔传感器11固定在机头5上且与电机控制器2相连，磁钢12固定在台板6上，且机头5相对台板6发生翻转时，线性霍尔传感器11与磁钢12之间的距离会随机头5的位置发生变化，利用磁钢12能够产生一个稳定的磁场，线性霍尔传感器11置于磁场中并能够产生霍尔电压，线性霍尔传感器11根据其所感应到磁场的强度不同会得到不同的电压值，此时，线性霍尔传感器11产生电压V_测即为位置传感器1所生成的位置信息，在电机控制器2程序中预先设置一个电压判断阀值V_ref，使用时，线性霍尔传感器11实时将V_测反馈给电机控制器2，电机控制器2接收到线性霍尔传感器11反馈的电压V_测后，判断V_测是否小于V_ref，若V_测小于V_ref时，则说明机头5发生翻倒，电机控制器2控制主轴驱动电机3停止运行，若否，则说明机头5未发生翻倒。

需要说明的是，线性霍尔传感器11是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，线性霍尔传感器11产生的霍尔电压会随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低，即线性霍尔传感器11根据其所感应到磁场的强度不同会得到不同的电压值。

机头5相对台板6发生翻转时，线性霍尔传感器11与磁钢12之间的距离会随机头5的位置发生变化，线性霍尔传感器11与磁钢12之间的距离与机头5翻转角度θ正相关(如图5和图6所示)，即机头5翻转角度越大，线性霍尔传感器11与磁钢12之间的距离越大；而线性霍尔传感器11与磁钢12距离越近，线性霍尔传感器11所感应到磁场越强，所得到的电压越高，线性霍尔传感器11与磁钢12距离越远，线性霍尔传感器11所感应到磁场越弱，所得到的电压也越低，因此根据线性霍尔传感器11所产生电压V_测的大小能够准确反应机头5与台板6两者之间的相对位置，进而能够准确判断机头5是否发生翻倒。

另外，V_ref为预设的电压判断阀值，0＜V_ref＜5V(电机控制器2的主控制芯片的供电电压一般为5V)，为使电机控制器2能够根据V_测准确判断机头5是否发生翻倒，需要将V_ref限定在一定范围内，确定V_ref的取值范围后，再根据实际情况从中选取一个具体的电压值。

具体地，V_ref的范围可以按以下方式来确定：假设当机头5正常放置时，线性霍尔传感器11得到的电压值范围为V₁～V₂(其中，0＜V₁＜V₂，由于磁钢12感应强度以及单片机采样误差，线性霍尔传感器11得到的电压值会有一个轻微波动)，则V_ref应该小于V₁；当机头5翻倒一定角度时(如图5和图6所示)，由于线性霍尔传感器11和磁钢12距离变大，磁场变弱，得到的电压值会减小(翻倒角度不同，所得到的电压值不同)，假设此时得到的电压值范围为V₃～V₄(其中0＜V₃<V₄)，则V_ref应该大于V₄，即应该将V_ref的取值范围限制在V₄至V₁之间，即V₄＜V_ref＜V₁。

电压判断阀值V_ref的具体大小可以根据实际情况来确定和调整。想要设置的翻倒保护位置不同，V_ref的取值不同；若机头5位于想要设置的翻倒保护位置时，线性霍尔传感器11产生的电压值为V₀，优选地，V_ref＝V₀-V_eer，V_eer是提前设置的一个偏差值，具体可以为机械振动时电压的一个波动最大值，增设V_eer能够防止机械振动带来的影响，保证任何情况下机头5翻倒，电机控制器2都能及时检测到并进行保护。

具体地，电压判断阀值V_ref的调整设置方法可以按以下方式进行：

通过操作面板4进入霍尔电压值监控界面，然后翻倒机头5到某一位置(想要设置的翻倒保护位置)，此时监控界面实时显示当前电压值V₀，再去按操作面板4上的确认按键，此时操作面板4显示OK提示新的V_ref设置成功，新的V_ref为V₀-V_eer。

可选地，当电机控制器2检测到V_测小于V_ref时，还可以进行报错处理，具体地，电机控制器2控制主轴驱动电机3停止运行的同时，可以发送报错代码给操作面板4，使操作面板4的显示屏上显示机头5翻倒，以便提示操作人员。当然，也可以采用声音提醒等其他方式进行报错处理，均在本发明的保护范围之内，本申请对此不作具体限制。

进一步地，本发明提供的机头翻倒保护装置，当电机控制器2检测到线性霍尔传感器11反馈的电压V_测小于V_ref时，电机控制器2可以开始计时，当电压V_测小于V_ref的持续时长达到t_设后，电机控制器2再控制主轴驱动电机3停止运行，即只有当在t_设内V_测始终小于V_ref时，电机控制器2才会控制主轴驱动电机3停止运行，这样能够进一步提高机头5翻倒判断结果的可靠性，避免线性霍尔传感器11受到外界其他因素干扰时对判断结果的影响。

其中，t_设为预先设置的时长阀值，本申请对t_设的大小不作具体限制，优选地，0＜t_设＜100ms。

在上述各具体实施方式的基础上，本发明提供的机头翻倒保护装置，为使线性霍尔传感器11所产生电压V_测的大小能够准确反应机头5的翻转程度，机头5正常放置时，即机头5未相对台板6翻转时，线性霍尔传感器11优选正对磁钢12。

由于缝纫机的电机控制器2通常竖向设置，因此安装线性霍尔传感器11时，可以先将线性霍尔传感器11固定在霍尔板13上，再将霍尔板13通过排针14焊接在电机控制器2上，从而保证线性霍尔传感器11能够正对磁钢12。

进一步地，为不影响缝纫作业，磁钢12优选嵌在台板6内，以保持台板6上无额外的凸起。

当然，位置传感器1也可以选用红外对射管、超声波测距仪等，当选用超声波测距仪时，位置信息为超声波测距仪所测得的距离，通过距离的大小也能够准确反应机头5与台板6两者之间的相对位置，进而能够准确判断机头5是否发生翻倒。

位置传感器1的具体类型并不限于此，只要电机控制器2能够根据反馈的测量信息准确判断机头5是否发生翻倒，均在本发明的保护范围之内。

除了上述机头翻倒保护装置，本发明的具体实施方式还提供一种包括上述机头翻倒保护装置的缝纫机，该缝纫机其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

在本发明申请文件的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖向”等指示的方位或关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述较为简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本发明所提供的缝纫机及其机头翻倒保护装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种缝纫机的机头翻倒保护装置，其特征在于，包括：

位置传感器(1)，用于实时检测机头(5)和台板(6)之间的相对位置并生成位置信息反馈至电机控制器(2)；

所述电机控制器(2)，与所述位置传感器(1)相连且用于根据所述位置信息判断所述机头(5)是否发生翻倒，若所述机头(5)发生翻倒，则控制所述主轴驱动电机(3)停止运行。

2.根据权利要求1所述的机头翻倒保护装置，其特征在于，所述位置传感器(1)包括固定在所述机头(5)上的线性霍尔传感器(11)以及固定在所述台板(6)上的磁钢(12)，所述线性霍尔传感器(11)与所述电机控制器(2)相连，当所述机头(5)相对所述台板(6)翻转时，所述线性霍尔传感器(11)与所述磁钢(12)之间的距离会随所述机头(5)的位置发生变化，所述位置信息包括所述线性霍尔传感器(11)产生的电压V_测，当V_测＜V_ref时，所述电机控制器(2)控制所述主轴驱动电机(3)停止运行；其中，V_ref为预设的电压判断阀值，0＜V_ref＜5V。

3.根据权利要求2所述的机头翻倒保护装置，其特征在于，所述电机控制器(2)还用于当V_测＜V_ref时开始计时，当V_测小于V_ref的持续时长达到t_设时，所述电机控制器(2)控制所述主轴驱动电机(3)停止运行；其中，t_设为预设的时长阀值。

4.根据权利要求2或3所述的机头翻倒保护装置，其特征在于，所述线性霍尔传感器(11)固定在霍尔板(13)上，所述霍尔板(13)通过排针(14)焊接在所述电机控制器(2)上，且所述机头(5)未相对所述台板(6)发生翻转时，所述线性霍尔传感器(11)正对所述磁钢(12)。

5.根据权利要求4所述的机头翻倒保护装置，其特征在于，所述磁钢(12)嵌在所述台板(6)内。

6.根据权利要求1所述的机头翻倒保护装置，其特征在于，还包括与所述电机控制器(2)相连的操作面板(4)，所述电机控制器(2)根据所述位置信息控制所述主轴驱动电机(3)停止运行时，所述电机控制器(2)控制所述操作面板(4)的显示屏上显示机头(5)翻倒。

7.根据权利要求1所述的机头翻倒保护装置，其特征在于，所述位置传感器(1)包括红外对射管或超声波测距仪。

8.一种缝纫机，其特征在于，包括权利要求1至7任意一项所述的机头翻倒保护装置。

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