电子手轮控制缝纫机上轴和下轴同步转动的系统和方法与流程

本发明涉及缝纫的控制装置，具体涉及使缝纫机上轴和下轴同步转动的系统和方法。

背景技术：

缝纫机的上轴可以驱动针杆上下运动，使机针产生刺布动作；缝纫机的下轴可以驱动旋梭旋转，与机针的刺布动作配合，实现对布料的缝纫。通常缝纫机的上轴和下轴由一台电机驱动，并通过同步带传动使上轴和下轴同步转动。缝纫机上一般会安装有机械手轮，其主要作用是在更换和调试过程中，通过转动手轮带动上轴和下轴转动，手动调整针杆和旋梭到所需的位置，便于穿线、对机针等操作。因此，对于传统结构的缝纫机而言，由于采用上下轴同步传动的结构，不论是缝纫过程中的自动高速旋转，还是在调试过程中的手动低速转动，要保持上下轴同步都是比较容易实现的。

利用电子手轮替代机械手轮，来带动这种传统结构的缝纫机的上下轴同步转动也已经是现有技术，比如中国发明专利申请cn104120562a公开了一种“用于伺服控制缝纫机辅助操作的电子手轮”，采用这种电子手轮，可以达到便捷操作和省力的目的。

但是，目前针杆旋转模板机或机头旋转模板机正如雨后春笋般在兴起，其传动结构与传统缝纫机有很大不同，其上轴和下轴大都采用独立电机分别驱动。对于这种上轴和下轴分别独立驱动的缝纫机而言，在缝纫过程中保持上下轴同步转动也是可以实现的，比如在起缝前让上轴和下轴都回到零位，然后由控制系统使上下轴的转速保持相同，就可以实现正常缝纫。但是，对于这种上轴和下轴独立驱动的缝纫机，如何在手动调试的过程中，实现上轴和下轴同步低速转动，并能同步地停在任意位置，仍是有待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的一个技术问题是对于上轴和下轴独立驱动的缝纫机，提供一种利用电子手轮控制上轴和下轴同步转动的系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种电子手轮控制缝纫机上轴和下轴同步转动的系统，包括以下组成部分：控制系统；上轴电机，用于驱动上轴旋转；上轴电机驱动器，分别与控制系统、上轴电机相连接，用于接受控制系统的指令，驱动上轴电机运转；上轴角度传感器，与控制系统相连接，用于采集上轴的转动角度并反馈给控制系统；下轴电机，用于驱动下轴旋转；下轴电机驱动器，分别与控制系统、下轴电机相连接，用于接受控制系统的指令，驱动下轴电机运转；下轴角度传感器，与控制系统相连接，用于采集下轴的转动角度并反馈给控制系统；电子手轮，与控制系统相连接，将其转动的角度实时地输入控制系统。

优选地，所述上轴角度传感器和下轴角度传感器采用编码器。

优选地，所述上轴角度传感器与上轴电机的输出轴或上轴相连接；所述下轴角度传感器与下轴电机的输出轴或下轴相连接。

优选地，所述电子手轮为手摇脉冲发生器。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种利用上述系统控制缝纫机上轴和下轴同步转动的方法，包括以下步骤：

s1、在缝纫机停止缝纫的状态下，转动电子手轮，将表示电子手轮转动的角度值a的电信号传输给控制系统；

s2、控制系统产生控制指令，同时传给上轴电机驱动器和下轴电机驱动器，所述控制指令用于使上轴和下轴同步转动相同的角度值na，其中n为预设的比例系数；

s3、上轴角度传感器和下轴角度传感器将上轴的实际转动角度a1和下轴的实际转动角度a2反馈给控制系统；

s4、控制系统将a1、a2进行比较，如果a1≠a2，则向上轴电机驱动器和/或下轴电机驱动器发出修正补偿指令，使上轴和下轴的最终转动角度相等。

优选地，所述步骤s1中，表示电子手轮转动的角度值的电信号为模拟信号、数字信号或脉冲信号。

优选地，所述步骤s2中，预设的比例系数n＝1。

优选地，所述步骤s4中，上轴和下轴的最终转动角度都等于na。

优选地，所述步骤s1-s4中，信号的传输是实时进行的，电子手轮转动的速度发生变化时，所述上轴和下轴转动的速度也相应变化。

优选地，当缝纫机处于正在缝纫的状态时，所述电子手轮的功能被锁定。

本发明具有以下有益效果。

1、对于上轴和下轴独立驱动的缝纫机，难以手动地同步转动上下轴的问题，本发明提供了可行的解决方案。

2、本发明的技术方案，结构简单、操作方便，在缝纫机的固有结构上只需增加很少的组件就可以形成本发明的系统，成本低廉。

3、采用本发明的技术方案，可以手动地低速转动上轴和下轴，能保证上轴和下轴精确地同步转动，从而便于对缝纫机进行手动调试，能够灵活地调整针杆和旋梭的位置，便于穿线、对机针等操作。

附图说明

图1是本发明一种电子手轮控制缝纫机上轴和下轴同步转动的系统的组成示意图。

图2是一种上轴和下轴独立驱动的缝纫机的示意图。

图3是本发明一种电子手轮控制缝纫机上轴和下轴同步转动的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图2所示，在上轴和下轴独立驱动的缝纫机中，上轴电机1用于驱动上轴(图中未示出)旋转，并通过传动机构带动针杆2、机针上下运动；下轴电机4用于驱动下轴(图中未示出)旋转，并带动旋梭3转动。

如图1所示，本发明一种电子手轮控制缝纫机上轴和下轴同步转动的系统还包括以下组成部分：控制系统、上轴电机驱动器、上轴角度传感器、下轴电机驱动器、下轴角度传感器和电子手轮。其中，上轴电机驱动器分别与控制系统、上轴电机相连接，用于接受控制系统的指令，驱动上轴电机运转；上轴角度传感器与控制系统相连接，用于测量上轴的转动角度并反馈给控制系统，上轴角度传感器可以与上轴电机的输出轴或上轴相连接。下轴电机驱动器分别与控制系统、下轴电机相连接，用于接受控制系统的指令，驱动下轴电机运转；下轴角度传感器与控制系统相连接，用于测量下轴的转动角度并反馈给控制系统，下轴角度传感器可以与下轴电机的输出轴或下轴相连接。上轴角度传感器和下轴角度传感器可以采用编码器，当然也可以采用其它类型可以测量角度的传感器。

为了实现对上轴和下轴转动的手动控制，本发明采用一个电子手轮与控制系统相连接，当用手转动电子手轮时，电子手轮产生可以表征其转动角度的电信号，并实时地输入控制系统。比如电子手轮可以采用手摇脉冲发生器，在转动的过程中，可以产生脉冲信号，脉冲的数量可以表征转动的角度。当然电子手轮也可以用电压、电流等模拟信号来表征其转动的角度，或者可以产生代表其角度值的数字信号。总之，本发明中的电子手轮可以理解为是一个连接有角度传感器的旋钮或类似的可以用手转动的装置，能够输出表征其转动角度的电信号。

下面说明利用上述系统来控制缝纫机上轴和下轴同步转动的方法，如图3所示，包括以下步骤：

s1、在缝纫机停止缝纫的状态下，用手转动电子手轮，随着电子手轮转动角度的变化，其产生的电信号也随之变化，该电信号传输给控制系统，控制系统就可以获取电子手轮转动的角度值a；如上所述，表征电子手轮转动的角度值的电信号可以是模拟信号、数字信号或脉冲信号。

s2、控制系统产生控制指令，同时传给上轴电机驱动器和下轴电机驱动器，所述控制指令用于使上轴和下轴同步转动相同的角度值na，其中n为预设的比例系数；当取n＝1时，就表示控制系统会发出使上轴和下轴转动与电子手轮相同的角度a的指令。当然，n也可以取大于1或小于1的值，意味着也可以使上轴和下轴转动的角度大于电子手轮转动的角度，或小于电子手轮转动的角度。但是，控制指令中使上轴和下轴转动的角度与电子手轮转动的角度之间是成比例的，是线性关系。比如，如果电子手轮输出的是脉冲信号，它转动了角度a会产生x个脉冲，那么控制系统可以发送产生x个脉冲的指令给上轴电机驱动器和下轴电机驱动器，驱动上轴电机和下轴电机转动，上轴电机和下轴电机接收x个脉冲后转动的理论角度是b，b可能等于或不等于a，但b应该是跟a成比例的，即b＝na。

s3、由于上述步骤s2中，为上轴和下轴同步转动设定的角度值na仅为理论值，跟实际的转动角度可能存在偏差。因此，本发明还设置了上轴角度传感器和下轴角度传感器，上轴角度传感器和下轴角度传感器分别测出上轴的实际转动角度a1和下轴的实际转动角度a2并反馈给控制系统。

s4、控制系统将上轴的实际转动角度a1和下轴的实际转动角度a2进行比较，如果a1＝a2，表示上下轴的转动是精确同步的，达到了控制的目标。如果a1≠a2，表示上下轴的转动不完全同步，则向上轴电机驱动器和/或下轴电机驱动器发出修正补偿指令，比如使转动角度小的电机(轴)增大转动角度，当然，在修正补偿的过程中，上轴角度传感器和下轴角度传感器仍然会反馈上下轴的实际转动角度，通过实时的反馈调节，使上轴和下轴的最终转动角度相等。并且优选的是，上轴和下轴的最终转动角度都等于na，即在控制的过程中，还会比较上轴的实际转动角度a1和下轴的实际转动角度a2是否与理论角度值na相等，通过修正补偿，最终使a1＝a2＝na。这样，在控制过程中，可以使上轴的实际转动角度a1和下轴的实际转动角度a2都向一个确定的理论角度值na靠拢，从而可以简化控制的算法，获得更加稳定的同步转动的效果。当然，如果a1＝a2≠na，也可以达到使上下轴同步转动的目的。

优选地，上述步骤s1-s4中，信号(电子手轮的的触发信号、控制系统的指令信号和角度传感器的反馈信号)都是实时传输的，由于手动转动电子手轮的速度是很慢的，那么可以认为，对应于电子手轮转动过程中的每一个微小的角度变化，上述步骤s1-s4的控制过程都会随之进行，从而使上轴和下轴也同步地转动相应的角度，表现出上轴和下轴相对于电子手轮同步跟随的效果。也正是因为这种同步跟随的效果，当电子手轮转动的速度发生变化时，上轴和下轴转动的速度也会相应变化。因此，在这种手动调试的模式下，电子手轮不但可以控制上轴和下轴转动的角度(对应机针和旋梭的位置)，而且也可以控制上轴和下轴转动的速度，使上轴和下轴跟随电子手轮缓慢地同步转动，以便于进行手动调试。

当缝纫机开始缝纫时，控制系统就会退出手动调试模式，电子手轮的功能被锁定，上轴和下轴在缝纫过程中高速旋转，此时即使转动电子手轮，也不会对上轴和下轴产生影响。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。