CN206512420U - 用于缝纫机的控制系统和缝纫机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于缝纫机的控制系统和缝纫机，该控制系统包括：主控板、辅助电源板和步进驱动板，所述辅助电源板固定在所述主控板上，所述步进驱动板固定于所述辅助电源板和所述主控板的上方；所述主控板包括CPU、伺服电机驱动器以及主功率电源模块，所述步进驱动板包括步进电机驱动器，所述辅助电源板包括交流滤波模块、整流模块以及辅助电源模块；所述CPU和所述主功率电源模块均与所述步进电机驱动器和所述伺服电机驱动器连接，所述辅助电源模块与所述CPU连接，所述交流滤波模块通过所述整流模块分别与所述辅助电源模块和主功率电源模块连接。本实用新型的控制系统，减少了该控制系统的体积，提高了电机控制的功率密度。

Description

用于缝纫机的控制系统和缝纫机

技术领域

本实用新型涉及缝纫控制技术，尤其涉及一种用于缝纫机的控制系统和缝纫机。

背景技术

刺绣制品以其丰富多变的色彩搭配和花纹样式深受人们喜爱，其市场需求率日益增加。机械刺绣工艺制作速度和工作效率均较高，实现手工刺绣无法达到的多层次、多功能、统一性和完美性的要求。

目前，机械刺绣工艺采用的是电脑控制系统控制缝纫机进行刺绣，该电脑控制系统通过CPU向四轴驱动器和伺服电机驱动器发送相应的控制指令，以使四轴驱动器驱动步进电机的轴沿着X轴、Y轴运动，从而带动针头沿着预设的X轴、Y轴运动(即针头可以进行前后左右的运动)，同时，也使得伺服电机驱动器驱动伺服电机的轴沿着Z轴运动，进而带动针头进行上下运动。

但是，现有的电脑控制系统，其安装在缝纫机的机头上时所占的面积较大，从而使得电机的功率密度降低。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于缝纫机的控制系统和缝纫机，用以解决现有技术中控制系统的面积较大，使得电机的功率密度降低的技术问题。

第一方面，本实用新型提供一种用于缝纫机的控制系统，包括：主控板、辅助电源板和步进驱动板，所述辅助电源板固定在所述主控板上，所述步进驱动板固定于所述辅助电源板和所述主控板的上方；

所述主控板包括处理器CPU、伺服电机驱动器以及主功率电源模块，所述步进驱动板包括步进电机驱动器，所述辅助电源板包括交流滤波模块、整流模块以及辅助电源模块；所述CPU和所述主功率电源模块均与所述步进电机驱动器和所述伺服电机驱动器连接，所述辅助电源模块与所述CPU连接，所述交流滤波模块通过所述整流模块分别与所述辅助电源模块和主功率电源模块连接。

进一步地，所述主控板固定在所述控制系统的外壳底板上，所述主控板上开设第一通孔，所述外壳底板上开设与所述第一通孔正对的第二通孔；

当上述控制系统安装在所述缝纫机的机头时，所述第一通孔和所述第二通孔与位于所述机头的步进电机沿Y轴运动的电机轴正对，为所述沿Y轴运动的电机轴预留运动空间。

可选的，所述辅助电源板的面积小于所述主控板的面积，所述步进驱动板的面积等于所述主控板的面积。

进一步地，所述控制系统的外壳侧板上设置有向机箱内延伸的凸台，所述步进驱动板通过所述凸台固定在所述辅助电源板和所述主控板的上方。

更进一步地，所述控制系统的外壳侧板上还设置有散热器。

可选的，所述步进电机驱动器为四轴驱动器。

进一步地，所述主功率电源模块和所述辅助电源模块的脉冲宽度调制PWM芯片为采用反激准谐振技术的芯片。

进一步地，所述主功率电源模块的变压器采用PQ2725型号的磁芯，所述辅助电源模块的变压器采用EE25型号的磁芯。

第二方面，本实用新型提供一种缝纫机，包括机头和上述所述的控制系统。

本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统和缝纫机，包括主控板、固定在主控板上的辅助电源板、以及固定在所述辅助电源板和所述主控板上方的步进驱动板，该主控板包括CPU、伺服电机驱动器以及主功率电源模块，步进驱动板包括步进电机驱动器，辅助电源板包括交流滤波模块、整流模块以及辅助电源模块，通过主控板和辅助电源板以及步进驱动板之间的电连接关系，实现对缝纫机的工作控制。该控制系统通过将电路结构进行有效的拆分，使得不同功能的电路模块分别位于三块PCB板上，其减少了控制系统的平面面积，同时通过对板与板之间的连接器件例如螺柱、连接器的高度综合进行考虑，在减少了控制系统的平面面积基础上，也进一步减少了控制系统的体积，从而提高了控制系统的功率密度，改善了控制系统控制缝纫机的效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统实施例一的结构示意图；

图1a为控制系统的原理框图；

图2为本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统实施例三的结构示意图；

图4为本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统实施例三的俯视图；

图5为本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统实施例三的仰视图；

图6为本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统固定在机头上的安装示意图；

图7为本实用新型提供的STCH02芯片的内部框图；

图8为本实用新型提供的缝纫机实施例的结构示意图。

附图标记：

11：主控板；

12：辅助电源板；

13：步进驱动板；

30：CPU；

31：伺服电机驱动器；

32：主功率电源模块；

33：步进电机驱动器；

34：交流滤波模块；

35：整流模块；

36：辅助电源模块；

10：外壳顶板；

14：外壳底板；

111：第一通孔；

141：第二通孔；

15：外壳侧板；

151：凸台；

152：散热器；

20：缝纫机；

21：机头；

22：控制系统。

具体实施方式

本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统，可以用于控制缝纫机的针头的运动方向或者旋转方向，还可以控制刺绣布的压紧，以实现良好的刺绣或者缝纫目的。

目前，现有技术中的缝纫机控制系统，将所有的控制模块和器件均集成在一块印制电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)，导致该PCB板的面积较大，从而使得整个控制系统的体积较大，这样降低了整个控制系统的功率密度。

基于上述技术问题，本实用新型提供了一种用于缝纫机的控制系统，该控制系统为一体机结构，其从内部电路板上的机械结构和电路布局上进行了改进，从而减少了该控制系统的体积，提高了电机控制的功率密度。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统实施例一的结构示意图，图1a为控制系统的原理框图。如图1所示，该控制系统可以包括：主控板11、辅助电源板12和步进驱动板13，所述辅助电源板12固定在所述主控板11上，所述步进驱动板13固定于所述辅助电源板12和所述主控板11的上方；

所述主控板11包括处理器CPU30、伺服电机驱动器31以及主功率电源模块32，所述步进驱动板13包括步进电机驱动器33，所述辅助电源板12包括交流滤波模块34、整流模块35以及辅助电源模块36；所述CPU30和所述主功率电源均与所述步进电机驱动器33和所述伺服电机驱动器31连接，所述辅助电源模块36与所述CPU30连接，所述交流滤波模块34通过所述整流模块35分别与所述辅助电源模块36和主功率电源模块32连接。

具体的，本实施例中的主控板11、辅助电源板12和步进驱动板13均为PCB板。该控制系统具有相应的外壳，主控板11固定在外壳底板上，辅助电源板12可以通过高度适中的螺柱固定在主控板11上，可选的，该螺柱可以为6mm的高度，上述步进驱动板13固定在辅助电源板12和主控板11的上方。可选的，该步进驱动板13可以通过在主控板11上打孔并通过相应的螺柱固定在主控板11和辅助电源板12的上方，还可以通过将步进驱动板13固定在外壳顶板朝内的一面，这样也可以将步进驱动板13固定在主控板11和辅助电源板12的上方，本实施例对步进驱动板13如何固定在主控板11和辅助电源板12的上方并不做限定。可选的，本实施例中，当通过线缆连接位于缝纫机的机头上的步进电机和伺服电机时，该线缆可以通过与步进驱动板13上的连接器连接，从而将控制系统与步进电机和伺服电机进行连接，这是由于步进驱动板13、辅助电源板12和主控板11之间具有电连接关系(具体的电连接关系可以参见下述实施例所示)，当线缆与步进驱动板13上的连接器连接之后，该线缆也就与辅助电源板12和主控板11之间具有了电连接关系。可选的，本实施例中控制系统上的连接器可以为相同型号的连接器，还可以为不同型号的连接器。可选的，步进驱动板13上的连接器可以选择正凌的2114S-04，这样将线缆与步进驱动板13上的连接器对插之后，其高度可以小于18mm，这样步进驱动板13总高不大于20mm。

可选的，本实用新型实施例中的辅助电源板12的面积可以等于主控板11的面积，还可以小于主控板11的面积，图1是以辅助电源板12的面积小于主控板11的面积进行示例的。

本实施例中，步进驱动板13、辅助电源板12和主控板11之间具有电连接关系，具体如下：

上述主控板11上包括CPU30、伺服电机驱动器31和主功率电源模块32，上述步进驱动板13包括步进电机驱动器33，上述辅助电源板12包括交流滤波模块34、整流模块35以及辅助电源模块36。主控板11上的CPU30和主功率电源模块32均与步进电机驱动器33和伺服电机驱动器31连接，辅助电源模块36与CPU30连接，交流滤波模块34通过整流模块35分别与辅助电源模块36和主功率电源模块32连接，其中，交流滤波模块34将输入的交流市电进行滤波，然后通过整流模块35将交流电转变为直流，通过不同的变压器作用，将整流后的直流电压转变为不同大小的电压，从而分别输出至辅助电源模块36和主功率电源模块32。该辅助电源模块36为上述CPU30供电，该主功率电源模块32为上述步进电机驱动器33和伺服电机驱动器31供电，上述CPU30向步进电机驱动器33输出第一控制指令，以使步进电机驱动器33驱动步进电机按照该第一控制指令进行运动，本实施例中的步进电机的电机轴可以沿着图1中的坐标系中的X轴和Y轴进行运动，同时还可以步进电机还可以根据第一控制指令控制步进电机的电机轴的运动步长以及运动角度，从而带动缝纫机的针头进行前后左右或者左前、右前、左后、右后等方向的运动；另外，上述CPU30还可以向伺服电机驱动器31发送第二控制指令，以使伺服电机驱动器31驱动伺服电机按照该第二控制指令进行运动，本实施例中的伺服电机的电机轴可以沿着图1中的坐标系中的Z轴进行运动，从而带动缝纫机的针头进行上下运动。

由上述描述可知，本实用新型通过将整个控制系统上的电路结构进行有效的拆分，使得不同功能的电路模块分别位于三块PCB板上，并将这三块PCB板进行有效的固定和电连接，实现对缝纫机的控制，其减少了控制系统的平面面积，同时通过对板与板之间的连接器件例如螺柱、连接器的高度综合进行考虑，因此，本实用新型实施例在减少了控制系统的平面面积基础上，也进一步减少了控制系统的体积，从而提高了控制系统的功率密度，改善了控制系统控制缝纫机的效率。

本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统，包括主控板、固定在主控板上的辅助电源板、以及固定在所述辅助电源板和所述主控板上方的步进驱动板，该主控板包括CPU、伺服电机驱动器以及主功率电源模块，步进驱动板包括步进电机驱动器，辅助电源板包括交流滤波模块、整流模块以及辅助电源模块，通过主控板和辅助电源板以及步进驱动板之间的电连接关系，实现对缝纫机的工作控制。该控制系统通过将电路结构进行有效的拆分，使得不同功能的电路模块分别位于三块PCB板上，其减少了控制系统的平面面积，同时通过对板与板之间的连接器件例如螺柱、连接器的高度综合进行考虑，在减少了控制系统的平面面积基础上，也进一步减少了控制系统的体积，从而提高了控制系统的功率密度，改善了控制系统控制缝纫机的效率。

图2为本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统实施例二的结构示意图。在上述图1所示实施例的基础上，进一步地，主控板11固定在上述控制系统的外壳底板14上，该主控板11上开设第一通孔111，所述外壳底板14上开设与所述第一通孔111正对的第二通孔141；当上述控制系统安装在所述缝纫机的机头时，所述第一通孔111和所述第二通孔141与位于所述机头的步进电机沿Y轴运动的电机轴正对，为所述沿Y轴运动的电机轴预留运动空间。

具体的，本实施例中，该控制系统的机箱外壳包括外壳顶板10、外壳底板14和外壳侧板15，自下而上，主控板11固定在外壳底板14上，辅助电源板12固定在主控板11上，步进驱动板13固定于辅助电源板12和主控板11的上方，可选的，该步进驱动板13上的步进驱动器可以为四轴驱动器，该四轴驱动器可以驱动四个或者五个的步进电机，其可以驱动部分步进电机控制针头运动，还可以驱动另一部分步进电机来压紧刺绣布，进一步提高了缝纫机的刺绣效率。

由于现有技术中的控制系统的面积较大，其无法适用于不同机型的机头，为了解决这一问题，本实用新型实施例在改进电路结构和PCB板的布局的基础上，进一步地，本实施例中主控板11上还开设了第一通孔111，并且上述外壳底板14上具有一与第一通孔111正对的第二通孔141。这样当将该控制系统安装在缝纫机的机头时，仅需要将该控制系统的外壳底板14与位于机头的步进电机沿Y轴运动的电机轴正对(即将第一通孔111和第二通孔141与步进电机的Y轴正对)，并通过外壳地板上的固定孔将该控制系统安装在机头上。这样，当该步进电机的电机轴沿Y轴进行前后运动时，该第一通孔111和第二通孔141为该电机轴的运动预留了运动空间，从而避免控制系统安装在机头时挡住该步进电机的电机轴运动，也避免使用太多的外部线缆连接控制系统和机头。也就是说，本实施例提供的控制系统，其可以为任意机型的机头中的步进电机沿Y轴运动的电机轴预留运动空间，并且可以使用较少的外部线缆连接控制系统和机头，大大提高了该控制系统的适用性。

本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统，通过在主控板上开设第一通孔，以及在外壳底板上开设与第一通孔正对的第二通孔，当将该控制系统安装在任意机型的机头上时，仅需要将第一通孔和第二通孔与位于机头的步进电机沿Y轴运动的电机轴正对，从而为该沿Y轴运动的电机轴预留运动空间，就可以将控制系统固定在任意的机头上，其可以使用较少的外部线缆连接控制系统和机头，大大提高了该控制系统的适用性。

图3为本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统实施例三的结构示意图，图4为本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统实施例三的俯视图，图5为本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统实施例三的仰视图，图6为本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统固定在机头上的安装示意图(图中的21为机头，22为控制系统)。在上述图2所示实施例的基础上，进一步地，本实施例中辅助电源板12的面积小于所述主控板11的面积，所述步进驱动板13的面积等于所述主控板11的面积。上述控制系统的外壳侧板15上设置有向机箱内延伸的凸台151，该步进驱动板13通过该凸台151固定在所述辅助电源板12和所述主控板11的上方。可选的，该控制系统的外壳侧板15上还设置有散热器152。

具体的，本实施例中，控制系统的外壳侧板15上设置有向机箱内延伸的凸台151，上述步进驱动板13可以通过该凸台151固定在辅助电源板12和主控板11的上方。该外壳侧板15上设置有散热器152，当步进驱动板13通过凸台151固定在辅助电源板12和主控板11的上方时，可以有利于该步进驱动板13的散热。

进一步地，在本实施例中，上述主功率电源模块32和辅助电源模块36的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)芯片为采用反激准谐振技术的芯片，可选的，该芯片可以为STCH02芯片。可选的，上述主功率电源模块32的变压器可以采用PQ2725型号的磁芯，辅助电源模块36的变压器可以采用EE25型号的磁芯。

该STCH02芯片的内部框图可以参见图7所示，其具体工作原理可以参见现有技术在此不再赘述，该STCH02芯片集成650V高压启动功能，启动功率零损耗，即该STCH02芯片省去了启动电阻且节约了启动功耗，在230V待机时其功耗仅为10mW。另外，该STCH02芯片由于采用了准谐振零电压开通技术，其可以触发MOSFET管在较低电压开通，减少MOSFET的开通损耗；另外，该STCH02芯片采用了智能华频率抖动技术，改善了上述两路电源的电磁干扰，其开关频率最高频率可以变化到26OKHz，提高了电源效率。

本实用新型提供的用于缝纫机的控制系统，通过控制系统的外壳侧板上的凸台将步进驱动板固定在辅助电源板和主控板的上方，由于控制系统的外壳侧板上设置有散热器，因此其大大提高了步进驱动板的散热效率；另外，本实用新型实施例中的主电源模块和辅助电源模块的PWM芯片均采用反激准谐振技术的芯片，大大降低了电源模块的启动损耗，改善了两路电源的电磁干扰，同时也提高了电源的输出效率。

图8为本实用新型提供的缝纫机实施例的结构示意图。如图8所示，该缝纫机20包括机头21和上述任一实施例中的控制系统22。该控制系统22与机头21中的步进电机和伺服电机电连接，以控制该步进电机和伺服电机带动缝纫机20的针头运动。

该控制系统22的结构、工作原理以及有益效果可以参见上述实施例的描述，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于缝纫机的控制系统，其特征在于，包括：主控板、辅助电源板和步进驱动板，所述辅助电源板固定在所述主控板上，所述步进驱动板固定于所述辅助电源板和所述主控板的上方；

所述主控板包括处理器CPU、伺服电机驱动器以及主功率电源模块，所述步进驱动板包括步进电机驱动器，所述辅助电源板包括交流滤波模块、整流模块以及辅助电源模块；所述CPU和所述主功率电源模块均与所述步进电机驱动器和所述伺服电机驱动器连接，所述辅助电源模块与所述CPU连接，所述交流滤波模块通过所述整流模块分别与所述辅助电源模块和主功率电源模块连接。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述主控板固定在所述控制系统的外壳底板上，所述主控板上开设第一通孔，所述外壳底板上开设与所述第一通孔正对的第二通孔；

当上述控制系统安装在所述缝纫机的机头时，所述第一通孔和所述第二通孔与位于所述机头的步进电机沿Y轴运动的电机轴正对，为所述沿Y轴运动的电机轴预留运动空间。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述辅助电源板的面积小于所述主控板的面积，所述步进驱动板的面积等于所述主控板的面积。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统的外壳侧板上设置有向机箱内延伸的凸台，所述步进驱动板通过所述凸台固定在所述辅助电源板和所述主控板的上方。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统的外壳侧板上还设置有散热器。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述步进电机驱动器为四轴驱动器。

7.根据权利要求1-6任一项所述的控制系统，其特征在于，所述主功率电源模块和所述辅助电源模块的脉冲宽度调制PWM芯片为采用反激准谐振技术的芯片。

8.根据权利要求1-6任一项所述的控制系统，其特征在于，所述主功率电源模块的变压器采用PQ2725型号的磁芯，所述辅助电源模块的变压器采用EE25型号的磁芯。

9.一种缝纫机，其特征在于，包括机头和上述权利要求1至权利要求8任一项所述的控制系统。