用於縫紉機上的停針位控制裝置以及縫紉機的製作方法

2023-10-06 04:23:29 8

本發明涉及一種縫紉機上的停針位檢測技術領域，特別是涉及一種用於縫紉機上的停針位控制裝置以及縫紉機。

背景技術：

工業縫紉機的電機帶動縫紉機主軸轉動一圈時，縫紉機的針杆(連同縫紉機針)完成一次上下往復運動。在縫紉機停機時，使縫紉機針自動停在規定位置。一般有上停針位、下停針位二個位置。

對一般使用的普通平縫機需要有上停針位和下停針位兩種功能，對低端霍爾方式驅動的縫紉機電機和控制器，縫紉機上停針位精度和下針位精度的要求不高，一般做到正負10度就可以滿足普通用戶的使用要求。目前帶自動剪線功能的平縫機需要的停針精度較高(正負3度)，因此一般採用價格相對昂貴的伺服電機和控制器(採用多線的光柵等方式控制)，為了降低成本需要一種在霍爾方式驅動的電機和控制器基礎上提高停針精度，來達到增加自動剪線功能的要求。

目前市面上一般低成本的霍爾換向電機和霍爾換向控制器都採用1個n極磁鋼81和一個s極磁鋼82分別感應一個n極開關型霍爾91和一個s極開關型霍爾92來檢測上停針位和下停針位，見圖1所示，上述n極磁鋼81和s極磁鋼82一般安裝在縫紉機的驅動手輪1上，以分別感應上針位和下針位，n極開關型霍爾91和s極開關型霍爾92以便發出上針位信號和下針位信號。而上針位信號和下針位信號分別為輸出一個持續短時間的低電平信號給控制器，控制器需要在檢測到信號後用儘量少的角度把縫紉機精確停下來，而通過磁鋼和開關型霍爾檢測到信號並且發出後，由於慣性的存在，縫紉機需要再轉動一個較大角度才能使得縫紉機停下來，以此使停針位置不夠精確。

因此需要設計一種能提前控制電機，讓電機按照理想的位置停下來的停針位檢測控制系統。

技術實現要素：

鑑於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種用於縫紉機上的停針位控制裝置及縫紉機，用於解決現有技術中停針位控制精度低的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種用於縫紉機上的停針位控制裝置，其包括：置於與縫紉機主軸相連的手輪上且隨手輪轉動的兩個磁鋼，兩個磁鋼位於同一圓上，每個磁鋼均具有兩個磁極，且每個磁鋼上的兩個磁極方向與手輪的軸線方向相垂直，兩個磁鋼相鄰的磁極極性相同；

以及兩個固定設置的霍爾傳感器，兩個霍爾傳感器處於與所述磁鋼所在圓平行且直徑相同的圓環上；

以及控制器，所述控制器與兩個所述霍爾傳感器相連。

優選的，所述兩個磁鋼位於同一直徑上。

優選的，所述磁鋼為條形磁鋼或弧形磁鋼。

優選的，所述兩個霍爾傳感器位於圓心角小於或等於90°的弧線上。

優選的，所述兩個霍爾傳感器通過一安裝板固定在縫紉機的機殼上。

本發明還提供一種縫紉機，所述縫紉機採用如上所述的停針位控制裝置進行停針控制，當控制器接收到其中一個霍爾傳感器所發出的信號值大於預設固定值，且逐漸變大，或信號值小於預設固定值且逐漸減小時，控制器進入剎車控制階段，實時準備發出剎車命令，使縫紉機執行剎車停針。

如上所述，本發明的停針位控制裝置以及縫紉機，具有以下有益效果：本發明採用在手輪上安裝兩個磁鋼，且磁鋼的兩個磁極方向與手輪的軸線方向垂直，即磁鋼的兩個磁極分布在手輪的轉動方向上，由此可使磁鋼的兩個磁極均經過霍爾傳感器，且被霍爾傳感器檢測到，由此，隨手輪的轉動，當一個磁鋼接近霍爾傳感器時，霍爾傳感器感應並輸出一個持續變化的信號，給予控制器進行剎車的緩衝期，可提前進入剎車準備，實現及時剎車，達到精準的停針位。

附圖說明

圖1顯示為現有技術中的縫紉機上停針位檢測控制示意圖。

圖2顯示為本發明的停針位檢測控制裝置示意圖。

圖3顯示為本發明的停針位檢測控制裝置的動作示意圖。

圖4顯示為圖3中兩個霍爾傳感器隨手輪轉動所發出的信號圖。

圖5顯示為本發明的控制器的具體框圖。

元件標號說明

1手輪

2第一磁鋼

3第二磁鋼

4安裝板

5第一霍爾傳感器

6第二霍爾傳感器

7機殼

81n極磁鋼

82s極磁鋼

91n極開關型霍爾

92s極開關型霍爾

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。

請參閱圖1至圖5。須知，本說明書所附圖中所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，並非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容所能涵蓋的範圍內。同時，本說明書中所引用的如「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」及「一」等的用語，亦僅為便於敘述的明了，而非用以限定本發明可實施的範圍，其相對關係的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施的範疇。

如圖2所示，本發明提供一種用於縫紉機上的停針位控制裝置，其包括：置於與縫紉機主軸相連的手輪1上且隨手輪1轉動的兩個磁鋼，分別為第一磁鋼2和第二磁鋼3，兩個磁鋼位於同一圓上，見圖3所示，每個磁鋼均具有兩個磁極，即每個磁鋼均具有n極和s極，且每個磁鋼上的兩個磁極方向與手輪的軸線方向相垂直，兩個磁鋼相鄰的磁極極性相同，第一磁鋼2的n極與第二磁鋼3的n極相鄰，第一磁鋼2的s極與第二磁鋼3的s極相鄰，

以及兩個固定設置的霍爾傳感器，分別為第一霍爾傳感器5和第二霍爾傳感器6，兩個霍爾傳感器處於與磁鋼所在圓平行且直徑相同的圓環上，即本實施例中兩個霍爾傳感器和兩個磁鋼位於同一圓柱面上，該圓柱面的中心線為上述手輪的轉動軸線；

以及控制器，所述控制器與兩個所述霍爾傳感器相連。

本發明採用帶有兩個磁極的兩個磁鋼以及兩個霍爾傳感器，來實時發出上停針位信號和下停針位信號，正因為兩個磁鋼的相同磁極相鄰，因此在手輪轉動過程中，第一磁鋼2的n極先接近霍爾傳感器，第二磁鋼3的s極先接近霍爾傳感器，由此，兩個霍爾傳感器針對上停針位和下停針位發出的信號不同，見圖4所示，也就是說在手輪的轉動一周中，上停針位和下停針位的2個信號不會出現重複的電壓，提高了控制精度。

為確保霍爾傳感器感應兩個磁鋼信號精準，上述兩個磁鋼位於同一直徑上，即第一磁鋼2和第二磁鋼3關於手輪的圓心對稱設置。

為滿足帶有兩個磁極，且兩個磁極方向符合與手輪的轉動方向相近，本實施例中的磁鋼為條形磁鋼或弧形磁鋼。而具有兩個磁極的磁鋼，霍爾傳感器對應磁鋼不同部分產生的信號不同，本實施例中的霍爾傳感器為線性霍爾傳感器，當假定霍爾傳感器正對磁鋼的中間處，即磁場通過兩個磁極的中間部時，霍爾傳感器的輸出信號為2.5v電壓；磁鋼的正極經過霍爾傳感器時，即通過霍爾傳感器的磁場方向是正向時(如750gauss)，輸出大於2.5v的電壓；磁鋼的負極經過霍爾傳感器時，即通過霍爾傳感器的磁場方向是負向時(如-750gauss)，輸出小於2.5v的電壓。根據該原理，本實施中設置上述兩個磁鋼同極相鄰，以此區別上停針位信號和下停針位信號。

為確保更精準的輸出上停針位信號和下停針位信號，且控制器更好的接收到霍爾傳感器的信號，本實施例中上述兩個霍爾傳感器位於圓心角小於或等於90°的弧線上，在手輪轉動方向上，使磁鋼與兩個霍爾傳感器感應時間差在合適範圍內，使輸出的兩個信號不重疊，避免兩個霍爾傳感器距離太遠，輸出的信號在手輪轉動一圈裡面電壓重疊而無法判斷當前所處的具體角度位置，難以準確判斷上停針位點和下停針位點，而無法使用。

為便於設置，本實施例中上述兩個霍爾傳感器(第一霍爾傳感器5和第二霍爾傳感器6)通過一安裝板4固定在縫紉機的機殼7上。

本發明的停針位控制裝置的具體檢測控制過程為：預定義上述第一磁鋼2為下停針位信號檢測件，第二磁鋼3為上針位信號檢測件，第一磁鋼和第二磁鋼間相差180°，預設上述兩個磁鋼的中間部(即兩個磁極中間)與霍爾傳感器正對時，霍爾傳感器發出2.5v的電壓信號。手輪1轉動，本實施例中轉動方向如圖3中的剪頭所指方向，為逆時針旋轉，預設手輪1轉動50°後第一磁鋼2開始與第一霍爾傳感器5接近，第一磁鋼2的n極先接近第一霍爾傳感器5，此時第一霍爾傳感器5發出大於2.5v的信號，隨手輪1轉動，第一霍爾傳感器5發出的信號值逐漸增大，而相應的第二霍爾傳感器6也隨之發出大於2.5v的信號，但是始終比第一霍爾傳感器5發出的信號小，當控制器接收到大於2.5v的信號時即進入剎車操控階段，即從手輪轉動50°後控制器均可根據需要進行剎車。當手輪1轉動至90度時，第一霍爾傳感器5的輸出信號達到最大值5v，再過10°到100°時，將到達機械的下針位停針點，這個時候控制器從手輪在50°的地方就知道再過50°就要停下來，由此，控制器驅動縫紉機剎車停止可以提前50°來控制信號，從而提高停車的精度。

同理，手輪在轉動到260°時要停在上針位，控制過程為：當手輪繼續轉動第二磁鋼3接近兩個霍爾傳感器，第二磁鋼的s極先接近第一霍爾傳感器5，，當轉動到210°以上，第一霍爾傳感器5輸出小於2.5v的信號，且隨手輪轉動則信號隨之減小，第二霍爾傳感器也輸出小於2.5v的信號，但是始終比第一霍爾傳感器5發出的信號大，當控制器接收到小於2.5v的信號時即進入剎車操控階段，控制器從210°時既知道轉到260°時可根據需要進行上停針位剎車。當手輪轉動至250度時，第一霍爾傳感器5的輸出信號達到0v，再過10°，將到達機械的上針位停針點，這個時候控制器同樣有50°的預剎車控制期，由此，控制器驅動縫紉機剎車停止可以提前50°來控制信號，從而提高停車的精度。

為實現上述控制，本實施例中的控制器可包括：見圖5所示，控制器接口、cpu、rom、ram以及存儲單元，cpu、rom、ram以及存儲單元均與控制器接口通訊相連，而控制器接口可通過信號處理電路與上述第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器相連，以此接收上針位信號(即上停針位信號)和下針位信號(即下停針位信號)；且控制器還通過驅動電路與縫紉機的電機相連，以驅動電機進行剎車控制。

本發明還提供一種縫紉機，縫紉機採用如上所述的停針位控制裝置進行停針控制，當控制器接收到其中一個霍爾傳感器所發出的信號值大於預設固定值，且逐漸變大，或信號值小於預設固定值且逐漸減小時，控制器進入剎車控制階段，實時準備發出剎車命令，使縫紉機執行剎車停針。

綜上所述，本發明的停針位控制裝置和縫紉機，其可以提前做出剎車判斷，使縫紉機提前進入剎車準備，使其精準停在上停針位和下停針位處；且在手輪轉動過程中，上停針位信號和下停針位信號不同，控制器更容易判斷停針點位。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。