一种厚料缝纫机

摘要

本发明提供一种厚料缝纫机，包括刺料机构、钩线机构、挑线机构、送料机构主要机构，在旋梭上安装有底线检测装置，底线检测装置中包括传感器、控制器和机械手，传感器用于感应底线存量的情况，控制器控制机械手进行更换梭芯的工作；在针杆上安装有提升机构，针杆通过提升机构与拉杆连接，所述的提升机构为拉杆和针杆之间设有离合器I，针杆及针杆曲柄连杆机构之间设有离合器II，离合器I和离合器II之间设有联动曲杆；厚料缝纫机搭载有伺服控制系统，伺服控制系统中有电源模块、控制模块、驱动模块以及伺服电机。本发明优化了结构和控制系统，提高了生产效率。

权利要求

1.一种厚料缝纫机，由机头、机座、传动和附件四部分组成，其中机头部分包括刺料机构(2)、钩线机构(4)、挑线机构(1)、送料机构(3)主要机构和绕线、压料、落牙辅助机构，传动部分包括机架和电动机，机架支承着台板和脚踏板(15)，脚踏板(15)通过曲柄带动皮带轮的旋转，又通过皮带带动机头旋转，电动机直接装在机头上，缝纫机的附件包括机针、旋梭、开刀、油壶，其特征在于：在旋梭上安装有底线检测装置，底线检测装置中包括传感器(9)、控制器(10)和机械手(11)，传感器(9)用于感应底线存量的情况，控制器(10)控制机械手(11)进行更换梭芯的工作；在针杆(8)上安装有提升机构(7)，针杆(8)通过提升机构(7)与拉杆(6)连接，所述的提升机构(7)为拉杆(6)和针杆(8)之间设有离合器I，针杆(8)及针杆曲柄连杆机构之间设有离合器II，离合器I和离合器II之间设有联动曲杆；厚料缝纫机搭载有伺服控制系统，伺服控制系统中有电源模块(17)、控制模块(12)、驱动模块(13)以及伺服电机(14)，其中电源模块(17)为整个伺服控制系统供电，控制模块(12)分别与脚踏板(15)、操作面板(16)、驱动模块(13)进行数据的传输与处理，驱动模块(13)驱动伺服电机(14)进行动作。

2.如权利要求1所述的一种厚料缝纫机，其特征在于：旋梭包括导线片，导线片是一片弹簧钢片，用螺钉紧固梭壳的外侧，用来限制被梭尖钩住的针线环在梭根处向外滑脱，其弧形边缘有助于收紧线迹中的底线；梭壳，所述梭壳用螺钉紧固在下轴上，以2nr／min，转速沿梭架上的环形导轨高速运转，n为绣花机转速，利用其上的梭尖穿进针孔附件的针线环，梭壳内壁的凹槽与梭架上凸起的导向齿相配合；脱线钩，所述脱线钩用螺钉附装在梭壳上，为一块半月形导板，其作用一是用来压住环形导轨，使其与凹槽相配合，防止梭架从梭壳内脱落，利用其上的弯形尖尾，在针线环收缩过程中，接住从针尖上脱出的线环，在挑线杆挑线时对线环起着导向作用；梭架，所述梭架的环形导轨的2个端尖是用来钩住针线环的一支，起到控制分线、脱线时间的作用，梭架端面有定位槽，由固定在机壳底板上的定位钩卡在槽内，因此，当梭壳随下轴高速转动时，梭架不会转动，梭架底部中心处的芯轴是用来支持梭芯套和梭芯的；梭芯，所述梭芯活套在梭芯套的空心轴上，是一个绕有梭线的线架，绣作中，当梭线被抽动时，它绕梭芯轴自由转动以供底线；梭芯套，所述梭芯套容纳并支撑梭芯，其中央有一空心轴，套在梭架心轴上，并由梭门把它固定在梭架上，工作时不随梭壳转动；梭架定位钩，所述梭架定位钩一端固定在机壳底上，一端凸缘嵌在梭架定位槽中，以防止梭架转动，使其固定在正确的位置上。

3.如权利要求2所述的一种厚料缝纫机，其特征在于：底线检测装置中还包括梭子库，梭子库位于旋梭侧面，为盘型或子弹夹型。

4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的一种厚料缝纫机，其特征在于：在伺服电机(14)主轴上设置一个光电编码盘，在机头中的两个上下针位设置霍尔传感器(9)和控制器(10)，随着伺服电机(14)运动，机针将很快到达上针位或下针位，通过机头内的两个霍尔位置传感器(9)，检测机针的上下针位，此后根据光电编码盘检测到计数信号，确定机针的精确位置，达到规定的缝纫针数后，剪线装置根据机针位置和运动速度，决定剪线电磁阀的吸合。

5.如权利要求1所述的一种厚料缝纫机，其特征在于：所述控制模块(12)上还连接有速度控制模块(12)，所述速度控制模块(12)与缝纫机的脚踏板(15)相连接。

说明书

一种厚料缝纫机

技术领域

[0001] 本发明属于机械技术领域，特别是涉及一种厚料缝纫机。

背景技术

[0002] 我国是工业缝纫机的第一制造和使用大国，占全世界缝纫机产量的一半以上，随着社会的发展，鞋类，箱包类，皮革类等厚料的不断使用，厚料缝纫机的需求也不断加大。社会对先进科技使用到生产的需求也日益增加，使得对传统厚料缝纫机的变革显得更加重要，电气化，智能化都是这个变革的趋势。

[0003] 厚料缝纫机的产生是伴随着缝纫机的发展而来，开始作为缝纫机的一种特种机械而称呼。缝纫机是一种与纺织品相关的机器，可以将纺织品或者其他材质的物品用线缝在一起。如果纺织材料的厚度或者硬度比较大时，需要更大的针。动力更强劲的缝纫机。随着需求量的增加，厚料缝纫机也慢慢演变成一种特定的称呼。区别于一般的工业缝纫机，两者的主要区别在于以下几点：①两者的挑线量不同，使用的缝纫机机针不同；②厚料缝纫机的转速一般要低于平缝机；③使用的弹簧力和旋梭力要强；④两者的针杆行程不一样，厚料缝纫机的针杆行程比薄料机大；⑤厚料缝纫机的旋梭脱线需要比平缝机早，因为它的月亮圈没有尾巴。

[0004] 另外，由于缝制厚料，因此需要经常整体抬升缝纫机机头和机架的距离，这样给工作人员带来困难和不便，降低了生产效率。

[0005] 随着普通工业缝纫机设备的完善，也启动了厚料缝纫机设备的更新，对于新一代厚料缝纫机的更新换代，电控是关键。现在平缝机的电控市场已经处于高速发展的前期，不管是电控企业，还是缝纫机企业，都已经将电脑平缝机的概念植入普通客户中。作为电脑平缝机市场的一个特种机，也将成为许多电控企业所瞄准的目标。但是厚料缝纫机对于普通工业缝纫机有其特殊方法，主要是缝制的面料变厚，缝制面料变化大，增加了同步送料装置，需要电机输出转矩变大。这样就需要对电机及其电机控制方式进行改进，增强厚料缝纫机与机械的配合工作，将成本维持在企业能够接受范围内，所有这些形成了一个系统的问题。

[0006] 专利文献(专利号：200810062678.7)公开了一种电动缝纫机，它主要解决的技术问题是提供一种具有结构简单、生产成本低的底线监测装置，能使电动缝纫机出现底线用完和底线断裂或者跳针或者底线过松时及时停止电动缝纫机运转并发出报警信号，但是不具备自动更换底线的功能。由于厚料在缝纫时较普通缝纫需要的线多，因此在缝纫中需要频繁的更换梭芯，以不断补充底线供应。而人工换梭使生产的辅助准备时间加大，劳动强度增大，使生产效率低下。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供了一种厚料缝纫机，优化了结构和控制系统，采用伺服控制系统并配合针杆自动升降及自动更换底线功能，使生产效率产生了质的提高。

[0008] 本发明的技术方案：一种厚料缝纫机，由机头、机座、传动和附件四部分组成，其中机头部分包括刺料机构、钩线机构、挑线机构、送料机构主要机构和绕线、压料、落牙辅助机构，传动部分包括机架和电动机，机架支承着台板和脚踏板，脚踏板通过曲柄带动皮带轮的旋转，又通过皮带带动机头旋转，电动机直接装在机头上，缝纫机的附件包括机针、旋梭、开刀、油壶，在旋梭上安装有底线检测装置，底线检测装置中包括传感器、控制器和机械手，传感器用于感应底线存量的情况，控制器控制机械手进行更换梭芯的工作；在针杆上安装有提升机构，针杆通过提升机构与拉杆连接，所述的提升机构为拉杆和针杆之间设有离合器I，针杆及针杆曲柄连杆机构之间设有离合器II，离合器I和离合器II之间设有联动曲杆；厚料缝纫机搭载有伺服控制系统，伺服控制系统中有电源模块、控制模块、驱动模块以及伺服电机，其中电源模块为整个伺服控制系统供电，控制模块分别与脚踏板、操作面板、驱动模块进行数据的传输与处理，驱动模块驱动伺服电机进行动作。

[0009] 旋梭包括有导线片，导引片是一片弹簧钢片，用螺钉紧固梭壳的外侧，用来限制被梭尖钩住的针线环在梭根处向外滑脱，其弧形边缘有助于收紧线迹中的底线；梭壳，所述梭壳用螺钉紧固在下轴上，以2nr/min(n为绣花机转速)转速沿梭架上的环形导轨(导向齿)高速运转，利用其上的梭尖穿进针孔附件的针线环，梭壳内壁的凹槽(导向槽)与梭架上凸起的导向齿相配合；脱线钩，所述脱线钩用螺钉附装在梭壳上，为一块半月形导板，其作用一是用来压住环形导轨，使其与凹槽相配合，防止梭架从梭壳内脱落，利用其上的弯形尖尾，在针线环收缩过程中，接住从针尖上脱出的线环，在挑线杆挑线时对线环起着导向作用；梭架，所述梭架的环形导轨的2个端尖是用来钩住针线环的一支，起到控制分线、脱线时间的作用，梭架端面有定位槽，由固定在机壳底板上的定位钩卡在槽内，因此，当梭壳随下轴高速转动时，梭架不会转动，梭架底部中心处的芯轴是用来支持梭芯套和梭芯的；梭芯，所述梭芯活套在梭芯套的空心轴上，是一个绕有梭线(底线)的线架，绣作中，当梭线被抽动时，它绕梭芯轴自由转动以供底线；梭芯套，所述梭芯套容纳并支撑梭芯，其中央有一空心轴，套在梭架心轴上，并由梭门把它固定在梭架上，工作时不随梭壳转动，梭芯套外表装有橡皮璜，以调节梭线的张力；梭架定位钩，所述梭架定位钩一端固定在机壳底上，一端凸缘嵌在梭架定位槽中，以防止梭架转动，使其固定在正确的位置上。

[0010] 底线检测装置中还包括梭子库，梭子库位于旋梭侧面，为盘型或子弹夹型。

[0011] 在伺服电机主轴上设置一个光电编码盘，在机头中的两个上下针位设置霍尔传感器和控制器，随着伺服电机运动，机针将很快到达上针位或下针位，通过机头内的两个霍尔位置传感器，检测机针的上下针位，此后根据光电编码盘检测到计数信号，确定机针的精确位置，达到规定的缝纫针数后，剪线装置根据机针位置和运动速度，决定剪线电磁阀的吸合。

[0012] 所述控制模块上还连接有速度控制模块，所述速度控制模块与缝纫机的脚踏板相连接。

[0013] 本发明的有益效果：在梭体的容量上，进行改进，在改进挑线机构的基础上，把梭体的容量增大2倍，并针对厚料缝纫，采用3倍容量的梭体，使缝纫效率得以提高。通过增加自动更换梭体的装置，使底线更换更加自动化、高效化。这种装置首先利用传感原理，通过剩余底线检测装置，把底线的存量情况，传递给控制器，当控制器收到最少梭体存量信息后，即指示机械手开始进行更换梭芯的工作。机械手将用完的梭芯从机器上取下，放在梭子库的空位置上，梭子库是存放已用完的梭子和向机械手提供装满梭芯的装置，它有多种形式，如盘型、子弹夹型等。当梭子库将装满的梭体转到机械手能够抓取的位置时，机械手即抓住梭体，将其安装到缝纫机上。这些装置应用，可以不必频繁更换梭芯，节省了缝纫的时间，降低了劳动强度，大大地提高了生产效率。

[0014] 本发明在不改变原缝纫机的伺服电机直驱结构的前提下，保证较高的动力传输效率。采用气缸带动的方式抬升针杆高度，针杆抬升速度快，保证了缝制的效率。可以快速提升并有效能够大距离抬升针杆，对较厚的棉料等物件的缝制加工。

[0015] 交流伺服系统发展速度越来越快，随着技术的发展和研发人员的增加，永磁同步电动机伺服控制系统也越来越成熟，市场上已经有很多通用伺服驱动器厂家，并且发展趋势越来越快，交流伺服的使用会逐渐发展成为通用伺服和专用伺服两种形态，前者将更加稳定伺服性能，后者将注重性能和功能的实现，在这样一个技术背景下，厚料缝纫机用永磁同步电动机伺服控制系统作为专用的伺服驱动器，将不断发展，并且随着工业缝纫机伺服控制系统的应用，厚料缝纫机伺服控制器的研究将越来越多。而厚料缝纫机的特殊性，也将决定了厚料缝纫机将会淘汰原先工业缝纫机上用的无刷直流电动机及其控制，而选用永磁同步电动机作为执行机构，可以预见这个技术的发展，在不久的将来，随着永磁同步电动机价格的下降，将会促使工业缝纫机上使用永磁同步电动机的伺服控制系统.因此发明人设计了一种基于IR公司的IRMCK201和TI公司的TMs320LF2407A芯片的厚料缝纫机伺服控制系统，并用开发板搭建了开发平台调试各项功能，使系统能够顺利实现各项功能。

[0016] 通过光电编码盘与两个上下针位霍尔传感器组合控制电机换相并进行机针定位和机针速度检测，精度高，采用直流无刷电机作为伺服电机，它既具有直流电机优良的调速性能，又具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点。由于控制模块上还连接有速度控制模块，所述速度控制模块与缝纫机的脚踏板相连接，因此通过精确控制系统提高了缝纫机的自动化程度，能够自动检测和反馈缝制过程中的各种信息，并根据要求进行自动缝制，减少了大量的人工操作，不仅提高了效率，而且保证了缝制的质量。

附图说明

[0017] 图1为本发明中刺料机构、钩线机构、挑线机构、送料机构四大机构的关系图。

[0018] 图2为本发明的原理框图。

[0019] 图3为本发明工作原理流程图。

[0020] 图4为提升机构的结构示意图。

[0021] 图5为底线检测装置的原理框图。

[0022] 图6为本发明伺服控制系统的原理框图。

[0023] 图7为本发明伺服控制系统中IRMCK201控制电路原理框图。

[0024] 1-挑线机构；2-刺料机构；3-送料机构；4-钩线机构；5-夹线机构；6-拉杆；7-提升机构；8-针杆；9-传感器；10-控制器；11-机械手；12-控制模块；13-驱动模块；14-伺服电机；15-脚踏板；16-控制面板；17-电源模块。

具体实施方式

[0025] 如图1和图2所示，一种厚料缝纫机，由机头、机座、传动和附件四部分组成，其中机头部分包括刺料机构2、钩线机构4、挑线机构1、送料机构3主要机构和绕线、压料、落牙辅助机构，传动部分包括机架和电动机，机架支承着台板和脚踏板15，脚踏板15通过曲柄带动皮带轮的旋转，又通过皮带带动机头旋转，电动机直接装在机头上，缝纫机的附件包括机针、旋梭、开刀、油壶。

[0026] 如图3所示，从线迹的形成过程可以看出，形成一个线迹，主要由机针、旋梭、挑线杆、送布牙等四个主要零件作有规则的运动来实现的。因此，可以把缝纫机机头划分为刺料机构2、钩线机构4、挑线机构1、送料机构3等四大机构和另外一个独立的绕底线机构。

[0027] 表1四个主要机构在工作周期中的特殊点

[0028]

[0029]

[0030]

[0031] 从1表不难看出，各个机构都是随着上轮的转动而运转。缝纫机的工作转速最高为1000转/分，也就是说，缝纫机在一分钟内，四大机构的工作循环要重复一千次。

[0032] 众所周知，旋梭与挑线杆动作的完美配合是构成绣花机成缝的基本要素。由此可见，旋梭的作用十分关键。旋梭的各部分构造及其作用：

[0033] 1.导线片(大梭皮)：是一片弹簧钢片，用螺钉紧固梭壳的外侧，用来限制被梭尖钩住的针线环在梭根B处向外滑脱。其弧形边缘有助于收紧线迹中的底线。

[0034] 2.梭壳：用螺钉紧固在下轴上，以2nr/min(n为绣花机转速)转速沿梭架上的环形导轨(导向齿)高速运转，利用其上的梭尖穿进针孔附件的针线环。梭壳内壁的凹槽(导向槽)与梭架上凸起的导向齿相配合。

[0035] 3.脱线钩：用螺钉附装在梭壳上，为一块半月形导板。其作用一是用来压住环形导轨，使其与凹槽相配合，防止梭架从梭壳内脱落；二是利用其上的弯形尖尾，在针线环收缩过程中，接住从针尖上脱出的线环，在挑线杆挑线时对线环起着导向作用。

[0036] 4.梭架：其环形导轨的2个端尖是用来钩住针线环的一支，起到控制分线、脱线时间的作用。梭架端面有定位槽，由固定在机壳底板上的定位钩卡在槽内。因此，当梭壳随下轴高速转动时，梭架不会转动。梭架底部中心处的芯轴F是用来支持梭芯套和梭芯的。

[0037] 5.梭芯：活套在梭芯套的空心轴上，是一个绕有梭线(底线)的线架。绣作中，当梭线被抽动时，它绕梭芯轴自由转动以供底线。

[0038] 6.梭芯套：容纳并支撑梭芯。其中央有一空心轴，套在梭架心轴上，并由梭门把它固定在梭架上，工作时不随梭壳转动。梭芯套外表装有橡皮璜，以调节梭线的张力。

[0039] 7.梭架定位钩：一端固定在机壳底上，一端凸缘嵌在梭架定位槽中，以防止梭架转动，使其固定在正确的位置上。

[0040] 旋梭工作时，在机针上升一定距离后，旋梭床的梭尖，开始勾进线环，梭尖勾住线环后继续转动，当线环被送到旋梭架导轨口时，线环被梭架分线钩勾住，这时机针应由下极限位置上升2毫米左右。旋梭架.上的分线钩子应当在线环快要接近时，使线环端部留有时间移到导轨的后面去，分线钩子与机针运动轴线角为50°左右，由梭床梭尖外框凸面上边45°处勾住线环，继续转动，线环的端部勾在分线钩子上，为了使线环顺利地滑到梭架的表面上，导线板尾部的斜边把线环的线头～面向外拨开，而线环的后部，一边被梭架分线钩子勾着，向梭架底部滑下，在这瞬间，机针在旋梭机构中退出。由于梭架过线处非常光滑，使线环顺利地从梭架底部滑出，能使梭尖转过180°时，挑线杆上升，把挑线杆前所送下来的剩余部分线收上来，梭尖勾住线环继续旋转，线环前半部分在导线板下面，通过外框凸面45°斜面后，正在移动的导线板边缘，逐步高出梭架，把前半部线环向外拨开.后半部线环由梭架分线钩子勾住，而把线环前后分开，最后线环前后面套过梭架，把底线套在中间，经挑线杆拉紧线环，形成线迹。旋梭机构的操作周期，203°～312°间是勾住线环及扩大线环的阶段，312°～320°间是针从梭心套缺日退出阶段0°～180°是空行程。上轴一转，旋梭二转.并在第二转时产生作用。

[0041] 关于旋梭、梭心套的热处理、硬化层和硬度，因品种和用途的不问，硬化层和硬度也不一样，见表2所示。旋梭、梭心套一般采用气体渗碳和液体渗碳两种方法，根据其机能、形状，考虑了磨损、易碎、折断等方面的因素进行热处理。如旋梭需要坚硬的，并且要有较高的抗磨损的表面，也不会因为冲击力通过复杂的或薄的形状而断裂。因此旋梭的热处理就是为了表面硬化。

[0042] 旋梭的疲劳强度和耐用性，在设计制作时已给予了高度重视。根据材料的性质.在热处理方面采用了最新的化学方法和对高速旋梭、特殊旋梭进行了镀硬铬处理，所以，可避免发生过热，增加了耐磨性，降低了转矩。

[0043] 表2旋梭、梭心套用材料

[0044]

[0045] 关于旋梭的调整：

[0046] 1.旋梭与挑线杆之间的关系

[0047] 旋梭和挑线杆之间的运动有着密切的关系。当旋梭引进面线时，挑线杆必须相应地松线。同时，当缝线套过旋梭时，挑线杆必须挑起上面所松的线。挑线杆松出的线量与梭钩引进的线量之差即是线的多余量，由于挑线簧作用减少了某些松垂状况，实际上多余的量就短些了。一般来说，松出的线量愈短愈好。

[0048] 2.旋梭的同步位置

[0049] 旋梭梭尖与机针的同步位置是保证缝制质量的最主要点，调整时首先将针杆移到最低点。如针杆上有定位标记，可以看一下两条刻线中上面的一条刻线是否与针杆衬套的下端一致。如果不是，调节针杆使其一致。如果没有定位标记，可调节针杆，使针眼上端位置低于梭尖的线道a(毫米)，a的数据因缝纫机的不同而不同，然后将针杆固定。

[0050] 旋梭的调整是将针杆从最低位置升起，使定位标记的下刻线与针杆下衬套的下端一致.然后，将梭尖对准机针的中心线并固定。如果没有定位标记，当针杆从最低位置升到b(毫米)位置(针由下死点上升1.8-2.4毫米)时，把梭尖与机针的中心对准并固定。b的数据因缝纫机的不同也不同。机针与旋梭尖的间隙应在0.05-0.1毫米以内，这个间隙的调整，对于线的松紧程度、断线、跳线和毛巾状浮线等缝制机能的所有方面，有着很大影响。

[0051] 3.关于旋梭架定位钩的位置

[0052] 旋梭架定位钩，有圆孔和长孔两种。圆孔定位钩是不能调整的。长孔定位钩可进行微量调节，其标准是：针下降后，针中心线与旋梭架定位缺口中心距离为0.5毫米。

[0053] 4.特殊旋梭尖和护针器的关系

[0054] 在调整针和旋梭尖时，它们之间的间隙为0.05～0.1毫米是最好状态.针和护针器之间的间隙，对缝制质量的影响也很大。它们之间的间隙过大，是断针、旋梭尖磨损以及断线等缝制故障的孔要原因；针和护针器没有间隙，是跳线的主要原因.其标准间隙为0.05～0.1毫米。更换机针时(针的大小改变时)应重新调整间隙。

[0055] 旋梭在工作时，由于梭心旋转的惯性作用，使线成圈地从梭心上松开，并通过梭心套和梭心之间的间隙排出。当缝纫机停止时，梭心空转，底线会放的太松，将会导致断线。底线断线或者底线从梭皮脱出等都是梭心空转的主要原因。为了防止梭心空转，可采用以下几种方法：

[0056] ①使用很细的线作为底线时，卷绕底线应使其张力尽量小。

[0057] ②应使用无后冲力弹簧的梭心套(佐文记号“NS”，如SC-31NS就是装有防止空转簧片的梭心套。广濑记号为“(NBL)”，此种梭心套对各种梭心均有效。

[0058] ③使用有磁性的梭心套，但这种梭心套仅对钢梭心有效。

[0059] 梭心空转的缺点可采用上述方法加以克服，但是，上述松线现象在水平旋梭中所见极少，这是因为在水平梭心中，梭心的本身重力的作用下，其端面与旋梭互相接触的摩擦力，梭心可使获得必需的制动力。梭心的绕线，一般采用正向绕线。底线反向绕在梭心的情况下，线从梭心上抛出线圈的机会将会减少，同时，断线率也会增大，所以，不应采用这样的绕线方法。

[0060] 如图4所示，本发明在针杆8上安装有提升机构7，针杆8通过提升机构7与拉杆6连接，所述的提升机构7为针杆8的下端通过连接部连接缝纫针，拉杆6上端与汽缸接头连接，汽缸接头的上下运动带动拉杆6上下运动，拉杆6和针杆8之间设有离合器I，通过离合器I的接合，拉杆可带动针杆上下运动，针杆8及针杆曲柄连杆机构之间设有离合器II，离合器I和离合器II之间设有联动曲杆，联动曲杆用于在针杆上下运动的时候可控制针杆离合器的启闭。

[0061] 如图5所示，本发明在上述技术改进的基础之上，进一步的在梭体的容量上进行改进，在改进挑线机构1的基础上，把梭体的容量增大2倍，并针对厚料缝纫，采用3倍容量的梭体，使缝纫效率得以提高。通过增加自动更换梭体的装置，使底线更换更加自动化、高效化。如图4所示，这种装置首先利用传感原理，通过剩余底线检测装置，把底线的存量情况，传递给控制器10，当控制器10收到最少梭体存量信息后，即指示机械手111开始进行更换梭芯的工作。机械手11将用完的梭芯从机器上取下，放在梭子库的空位置上，梭子库是存放已用完的梭子和向机械手11提供装满梭芯的装置，它有多种形式，如盘型、子弹夹型等。当梭子库将装满的梭体转到机械手11能够抓取的位置时，机械手11即抓住梭体，将其安装到缝纫机上。这些装置应用，可以不必频繁更换梭芯，节省了缝纫的时间，降低了劳动强度，大大地提高了生产效率。

[0062] 如图6所示，厚料缝纫机搭载有伺服控制系统，伺服控制系统中有电源模块17、控制模块12、驱动模块13以及伺服电机14，其中电源模块17为整个伺服控制系统供电，控制模块12分别与脚踏板15、操作面板16、驱动模块13进行数据的传输与处理，驱动模块13驱动伺服电机14进行动作。

[0063] 在伺服电机14主轴上设置一个光电编码盘，在机头中的两个上下针位设置霍尔传感器和控制器10，随着伺服电机14运动，机针将很快到达上针位或下针位，通过机头内的两个霍尔位置传感器，检测机针的上下针位，此后根据光电编码盘检测到计数信号，确定机针的精确位置，达到规定的缝纫针数后，剪线装置根据机针位置和运动速度，决定剪线电磁阀的吸合。

[0064] 所述控制模块12上还连接有速度控制模块12，所述速度控制模块12与缝纫机的脚踏板15相连接。

[0065] 电源模块17，包括对市电220v交流电的整流滤波和直流电源通过开关电源斩波到低压电源供给控制板和驱动板使用。驱动模块13，主要包括IRMCK201和IRAMXI6UP60A作为伺服电机14驱动模块13，它通过自身控制，确保伺服电机14能够正常运行，并能通过调节电流环和速度环，响应外部对电机转速和转矩的要求。另一个重要的模块是控制器10模块，主要通过DSP来调IRMCK201的参数来对速度进行控制，并通过对电机运行位置的控制来控制厚料缝纫机的停止起动，对厚料缝纫机的整个功能进行控制，最后就是人机界面和各种外部传感器的设计，并且确定各种保护信号，对系统进行保护，保证整个系统正常工作。

[0066] 常用的伺服控制系统可能会使用一种芯片控制，如TI的TMs320LF2407，若需要电流控制器速度控制器，PWM控制，矢量解祸等，都通过自己的DSP软件来解决，这样的生产成本可以降到最低，并且可以实现完全可控，但是，这样也存在着一些问题，比如开发周期长，开发成本高，伺服系统的稳定性和可靠性得不到保证，有时一些程序的干扰，会导致整个系统控制的性能失控。因此，我们使用IRMCK201与DSP一起来控制厚料缝纫机伺服系统，对于永磁同步电动机的电流，速度环控制和矢量控制的算法都通过IRMCK201内部硬件实现，外围的位置控制及其各种外部功能控制，都通过DSP来实现，并且DSP根据外部状态量不同调节IRMCK201的内部寄存器，来控制永磁伺服电动机正常工作。

[0067] IRMCK201是国际整流器集成电路(IR)为实现高性能伺服驱动系统的闭环电流和速度控制而设计的单片Ic.与传统的微控制器或DSP不同的是IRMCK201不需要任何编程操作就可以完成复杂的交流伺服算法的开发。配合IR的高压门驱动和电流传感芯片，可以花很少的设计精力就可以实现一个完整的交流伺服驱动系统。IRMCK201包含了专门的逻辑来执行AC电流和速度的闭环控制，通过灵活的配置能使它具有更宽的应用范围。该驱动器可以很容易的配置成永磁电机闭环矢量控制伺服驱动器，具有丰富的可配置的外围器件，模拟和数字I/O口。主机通讯逻辑包含一个异步RS232C或RS422通讯接口，一个高速的从属SPI接口以及一个8位的主机并行接口。所有的通讯端口都具有相同的访问主寄存器组的能力。用户可以通过这些通讯端口来读写预先确定的寄存器，以便能配里和监控控制器。

[0068] IRMCK201应用在交流伺服电机控制器中还包含以下功能：

[0069] 1.基于同步可旋转磁场定位的全闭环电流控制；

[0070] 2.可配置的PWM载波频率；

[0071] 3.可配置的参数(所有的PI控制器增益，PI输出极限范围，电流反馈缩放比例，编码器反馈的缩放比例)；

[0072] 4.可配置更新速率的闭环速率控制器；使能/禁止速度环；

[0073] 5.对于扭矩和速度输入可以选择墓准输入；

[0074] 6.直流总线电压反馈，对超量直流总线电压的动态制动控制；

[0075] 7.具有多路复用和采样/保持电路的低功耗串行12位A/D接口；

[0076] 8.对晶闸管IGBT的循环开/关控制，并且有保存锁存控制；

[0077] 9.可以通过外部寄存器如EERPOM进行主寄存器接口保存内部数据/参数，方便参数的初始化。

[0078] 如图7所示，IRMCK201控制电路主要完成对其外围器件的选择及其应用，主要包括以下几个方面，包括晶振电路，选用33.3M的有源晶振；硬件复位电路，这个可以由DSP或者外部的信号提供；DSP通信接口，用了并口通信；其它I/O，包括这个保护信号的输入及一些DSP特殊功能引脚连接；PWM驱动信号，电流传感器信号；编码器接口信号；故障信号的处理都有专门的接口设计。这些外部接口电路和IRMCK201一起组成了它的控制电路。

[0079] 随着时代的发展，MCU的类型多种多样，有单片机，FPGA，DSP，ARM等，各种芯片都有特点，具体看自己的应用场合，对于DSP来说，也有许多类型，如TI，Freescale，ADI等公司的DDP功能各有千秋，对于运动控制来多，以Tl的cZ000系列DSP和Freescale的56系列为主，本具体实施方式，选择了Tl的TMS320LF2407A作为DSP控制器，其是一款专门的面向数字控制系统进行优化的通用可编程微处理器，不仅具有低功耗和在线编程等特点，还包括了运动控制中所需要的各种事件管理器，如实现PWM的对称和非对称波形，可编程的PWM死区控制，3个捕获单元，片内光电编码器接口电路，16通道的A/D转换器；SCI，SPI等通信外设模块；看门口功能和各种外部中断；并有高达40个单独或者复用的GPIO引脚，方便进行外围控制。十分适合我们的厚料缝纫机控制系统要求，我们将其作为主控制芯片，对整个功能和电机运行进行控制。

[0080] 脚踏板15电路的需求是根据脚踏板15行程的多少来调控电机运行状态，这样需要将脚踏板15的行程转换为电平信号，为0-3.3之间，并且需要一个基准点。设计的时候可以用线性霍尔来感知行程的距离，再用运算放大器将线性霍尔的输出电平转换成需要的电平大小，根据运放的计算原理，可以得到其放大的倍数和基准电压的调制。

[0081] 定位器电路主要作用为计算针数和厚料缝纫机停针时触发电平，确定每次停针的位置都在确定的点位，而且对于自动剪线的厚料缝纫机也需要有精确地点位才能顺利完成自动剪线，对于定位器电路根据开关霍尔的原理，把电磁铁安装在电机的转盘上，每次磁铁靠近开关霍尔其就导通，并给外部输出一个脉冲，此时需要定位信号输出低电平，否则其为高电平。故DSP只要捕捉到高电平到低电平的跳变信号，就可以判断上下针位信号，方便定位。

[0082] 控制器10与用户交互的功能通过操作面板16来实现，主要实现两个功能，一个是显示厚料缝纫机的各种状态和控制器10内部各种控制参数，另一个是能够按键调整控制器10的各种参数，来实现不同的缝制功能。为此，需要实现显示驱动和键盘扫描两种功能，使用南京沁恒电子设计的CH452芯片操作实现该功能。能够确保系统完全可靠的运行，必须设计完善的故障保护功能，这个可以通过硬件或者软件来实现，但很多软件保护功能也是基于硬件实现，硬件保护有实时性高，可靠性好的特点，故必须的硬件保护是实现系统高效可靠的前提，前面已经设计了保护电路的接口电路，这里根据本系统的要求，设计了应用的硬件保护电路，主要包括：电压保护电路，电流保护电路，温度保护电路，EMI及静电保护电路。