一种缝纫机压脚闭环控制方法

技术领域

本发明涉及缝纫机领域，特别是涉及一种缝纫机压脚闭环控制方法。

背景技术

缝纫机在缝纫过程中通过压脚压紧面料进行缝制。现有的缝纫机中，配置有对压脚施加向下作用力的压簧，通过压缩的压簧产生压力，使压脚向下压紧面料，从而进行缝制。同时，缝纫机中还配置有抬压脚机构，抬压脚机构的驱动源通常为电磁铁或电机(通常为步进电机)，实现自动抬压脚，相对于传统用力推动膝靠将压脚顶起到一定高度的人工抬压脚方式而言，能减少操作工的体力消耗。然而，现有缝纫机主要存在下述缺陷：

1、抬压脚机构采用电磁铁作为驱动源时，电磁铁的工作模式仅为通电或断电，由此使得压脚的高度只能从0变化至H，即电磁铁通电后，压脚的抬升高度唯一、为H，从而使得抬压脚模式非常单一，不能满足多种缝纫模式的需求。

2、抬压脚机构采用步进电机作为驱动源时，其虽然能实现多个抬压脚高度，但是，步进电机导致缝纫机的成本大幅度提升，不利于产品的市场竞争；并且，电机的响应速度较慢。

3、不同压缩量的压簧对压脚施加向下的作用力会有所不同，当缝制的面料由薄料变为厚料、或者出现过梗缝制时，压脚被面料抬高，导致压簧的压缩量变大，致使压簧对压脚施加压力变大，也就导致压脚压紧在面料上的作用力变大，由此导致缝制面料通过不畅，有卡顿现象，最终导致缝制线迹变差的问题。

为使缝纫机适应不同厚度的面料的缝制，目前市场上的缝纫机还配置有调压螺母，调压螺母设置在缝纫机的顶部、下端作用在压簧的上端，通过手动旋转调压螺母来改变压簧的压缩量，实现压脚压力的调节；其为手动调节，不智能。随着缝纫机控制技术的不断发展，市场上也出现了通过控制步进电机、再配合一系列机械传动结构来实现对压脚压力的控制，然而其响应速度较慢，无法实现快速调节压脚压力，且结构复杂、成本高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提供一种缝纫机压脚闭环控制方法，低成本且简单的实现压脚压力的自动调节。

为实现上述目的，本发明提供一种缝纫机压脚闭环控制方法，用于缝纫机，所述缝纫机具有调压簧、抬压脚电磁铁、抬压脚机构和压脚，所述抬压脚电磁铁通过抬压脚机构与压脚相连，所述抬压脚机构中具有可上下运动的压脚杆，所述调压簧的下端作用于压脚杆，所述压脚安装在压脚杆上，所述抬压脚电磁铁通过抬压脚机构对压脚施加拉力Fe，所述调压簧通过压脚杆对压脚施加压力Fs，其特征在于：所述缝纫机压脚闭环控制方法包括以下步骤：

S1、在所述缝纫机中设置电控模块和压脚高度传感器，将所述抬压脚电磁铁和压脚高度传感器都与电控模块通讯连接；

S2、所述缝纫机压脚闭环控制方法包括压脚压力调节控制方法，该压脚压力调节控制方法包括以下步骤：

S21、在所述电控模块中预存有临界电流值；当所述抬压脚电磁铁通入为临界电流值的通电电流时，所述抬压脚电磁铁通过抬压脚机构对压脚施加的拉力Fe等于调压簧通过压脚杆对压脚施加的压力Fs；

S22、在所述缝纫机缝纫过程中，所述压脚高度传感器检测到压脚的实时高度H、并反馈给电控模块，当所述电控模块根据压脚高度传感器的反馈判断面料厚度变化、或过梗缝制时，所述电控模块进行下述控制；

S23、所述调压簧的压缩量发生变化，所述电控模块获取压脚压力Ff的变化量ΔF；

S24、所述电控模块根据压脚压力Ff的变化量ΔF调节抬压脚电磁铁的通电电流：

当所述电控模块判断压脚压力Ff增加ΔF时，所述电控模块控制抬压脚电磁铁的通电电流在零至临界电流值这一范围内增加，使所述抬压脚电磁铁对压脚施加拉力Fe增加ΔF，抵消压脚压力Ff的变化量ΔF；

当所述电控模块判断压脚压力Ff减小ΔF时，所述电控模块控制抬压脚电磁铁的通电电流在零至临界电流值这一范围内减小，使所述抬压脚电磁铁对压脚施加拉力Fe减小ΔF，抵消压脚压力Ff的变化量ΔF。

进一步地，所述步骤S23中，所述电控模块根据压脚高度传感器的反馈获取压脚的实时高度H的变化量ΔH，所述电控模块根据压脚的实时高度H的变化量ΔH自动计算压脚压力Ff的变化量ΔF。

进一步地，所述缝纫机还具有力传感器，所述力传感器用于检测抬压脚电磁铁对压脚施加的拉力Fe，所述力传感器与电控模块连接；所述步骤S23中，所述电控模块根据力传感器的反馈直接计算压脚压力Ff的变化量ΔF。

进一步地，所述缝纫机压脚闭环控制方法还包括步骤S3、所述缝纫机压脚闭环控制方法包括抬压脚控制方法，该抬压脚控制方法包括以下步骤：

S31、向所述电控模块输入目标抬压脚高度M；

S32、所述电控模块收到抬压脚指令后，所述电控模块控制抬压脚电磁铁通入一个与目标抬压脚高度M相匹配的抬压脚电流，所述抬压脚电磁铁通过抬压脚机构驱动压脚上移。

进一步地，所述抬压脚控制方法还包括以下步骤：

S33、所述压脚高度传感器检测到压脚的实时高度H、并反馈给电控模块，所述电控模块将压脚的实时高度H与目标抬压脚高度M比对、并根据比对结果进行下述控制；

S34、当所述电控模块判断压脚的实时高度H与目标抬压脚高度M相符时，所述电控模块控制抬压脚电磁铁保持当前抬压脚电流；

S35、当所述电控模块判断压脚的实时高度H高于目标抬压脚高度M时，所述电控模块控制通入抬压脚电磁铁的抬压脚电流减小，直至压脚的实时高度H与目标抬压脚高度M相符；

S36、当所述电控模块判断压脚的实时高度H低于目标抬压脚高度M时，所述电控模块控制通入抬压脚电磁铁的抬压脚电流增加，直至压脚的实时高度H与目标抬压脚高度M相符。

进一步地，所述目标抬压脚高度M为数值，该数值为至少一个。

进一步地，所述缝纫机还具有电子膝靠装置，所述电子膝靠装置的输出端与电控模块通讯连接；所述步骤S31中，通过所述电子膝靠装置向电控模块输入目标抬压脚高度M。

进一步地，所述缝纫机还具有主控面板，所述主控面板与电控模块通讯连接；所述步骤S31中，通过所述主控面板向电控模块输入目标抬压脚高度M。

进一步地，所述抬压脚机构还包括具有固定转动支点的右杠杆、抬压脚拉杆、具有固定转动支点的左杠杆、压脚升降板、以及固定在压脚杆上的压杆导块，所述抬压脚电磁铁的铁芯与右杠杆铰接，所述抬压脚拉杆的两端分别与右杠杆和左杠杆铰接，所述左杠杆和压脚升降板铰接，所述压脚升降板上设有提升钩部，所述压杆导块上设有与提升钩部相卡合的连接突部。

进一步地，所述抬压脚机构还包括具有固定转动支点的抬压脚杠杆、抬压脚拉杆、抬压脚曲柄、以及可转动的安装在缝纫机机壳中的抬压脚轴，所述抬压脚电磁铁的铁芯与抬压脚杠杆铰接，所述抬压脚拉杆的两端分别与抬压脚杠杆和抬压脚曲柄相连，所述抬压脚曲柄固定在抬压脚轴的一端，所述抬压脚轴的另一端与压脚杆传动连接。

进一步地，所述缝纫机还具有螺纹连接在缝纫机机壳中的调压螺母，该调压螺母的下端与调压簧的上端相抵接。

如上所述，本发明涉及的缝纫机压脚闭环控制方法，具有以下有益效果：

本申请通过控制抬压脚电磁铁的通电电流的大小来控制抬压脚电磁铁对压脚施加拉力Fe的大小，使抬压脚电磁铁对压脚施加的拉力Fe的变化量、与因调压簧压缩量的变化引起的压脚压力Ff的变化量相抵消，也就抵消了因面料厚度变化而引起的压脚压力Ff的变化，最终保持合适的压脚压力Ff。特别是，本申请采用缝纫机中现有的调压簧、抬压脚电磁铁、抬压脚机构和压脚结构，并利用压脚高度传感器，一方面避免通过步进电机调节所带来的复杂结构和昂贵成本，即极大的简化结构和降低成本，另一方面由于抬压脚电磁铁的响应速度较步进电机而言非常快，故能够快速抵消因面料厚度变化而引起的压脚压力Ff的变化量，进而提高缝纫机的缝纫质量和产品竞争力。

附图说明

图1为本申请中缝纫机为平缝机时的结构示意图。

图2为图1在压脚升降板处的结构示意图。

图3为图1中压脚的受力示意图。

图4为本申请中缝纫机为包缝机时的结构示意图。

元件标号说明

10调压簧

20抬压脚电磁铁

30抬压脚机构

31压脚杆

32压杆导块

33右杠杆

34抬压脚拉杆

35左杠杆

36压脚升降板

37抬压脚杠杆

38抬压脚曲柄

39抬压脚轴

40压脚

50调压螺母

60力传感器

70压脚高度传感器

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本申请涉及一种缝纫机压脚闭环控制方法，用于缝纫机，该缝纫机为平缝机、包缝机、绷缝机、厚料机等，这些缝纫机都使用电磁铁驱动压脚抬起或放下，并使用压缩弹簧(压簧)给压脚施加压料压力。

如图1或如图4，缝纫机中具有调压簧10、抬压脚电磁铁20、抬压脚机构30和压脚40，抬压脚电磁铁20通过抬压脚机构30与压脚40相连，抬压脚机构30中具有可上下运动的压脚杆31，调压簧10的下端作用于压脚杆31，压脚40安装在压脚杆31上，调压簧10、抬压脚电磁铁20、抬压脚机构30和压脚40都为缝纫机中的已有结构。针对不同的缝纫机机型，抬压脚机构30的结构会有所不同。一、缝纫机为平缝机时，如图1和图2所示，抬压脚机构30还包括具有固定转动支点的右杠杆33、抬压脚拉杆34、具有固定转动支点的左杠杆35、压脚升降板36、压杆导块32、以及可上下移动的安装在缝纫机机壳中的压脚杆31；抬压脚电磁铁20的铁芯的上端与右杠杆33铰接，抬压脚拉杆34的右端和左端分别与右杠杆33和左杠杆35铰接，左杠杆35和压脚升降板36铰接，压脚升降板36上设有提升钩部，压杆导块32上设有与提升钩部相卡合的连接突部，压杆导块32通过螺钉锁紧固定在压脚杆31上，且压杆导块32靠近压脚杆31的上端，压脚40安装在压脚杆31的下端。调压簧10的下端直接抵接在压脚杆31的上端。

二、缝纫机为包缝机时，如图4所示，抬压脚机构30还包括具有固定转动支点的抬压脚杠杆37、抬压脚拉杆34、抬压脚曲柄38、以及可转动的安装在缝纫机机壳中的抬压脚轴39，抬压脚电磁铁20的铁芯的下端与抬压脚杠杆37铰接，抬压脚拉杆34下端和上端分别与抬压脚杠杆37和抬压脚曲柄38相连，抬压脚曲柄38固定在抬压脚轴39的右端，抬压脚轴39的左端与压脚杆31的前端传动连接，压脚40安装在压脚杆31的后端。调压簧10的下端间接抵接在压脚杆31后段部分的上端。

缝纫机(即上述平缝机或包缝机)在缝制面料的过程中，如图3所示，调压簧10通过压脚杆31对压脚40施加竖直向下的压力Fs，抬压脚电磁铁20通过抬压脚机构30对压脚40施加竖直向上的拉力Fe，该拉力Fe的大小与抬压脚电磁铁20的通电电流的大小相关：抬压脚电磁铁20的通电电流越大，则抬压脚电磁铁20通过抬压脚机构30对压脚40施加竖直向上的拉力Fe也就越大；抬压脚电磁铁20的通电电流越小，则抬压脚电磁铁20通过抬压脚机构30对压脚40施加竖直向上的拉力Fe也就越小。缝纫机在缝制面料的过程中，压脚40未向上抬起时，压脚40作用在面料上的压脚压力Ff(即压料压力)为：Ff＝Fs-Fe。

缝纫机需要抬压脚时，通入抬压脚电磁铁20中的电流应满足：抬压脚电磁铁20通过抬压脚机构30对压脚40施加的拉力Fe大于调压簧10通过压脚杆31对压脚40施加的压力Fs，则抬压脚机构30克服压簧的压力Fs后驱动压脚40上移，实现自动抬压脚；压脚40与面料分离，不存在压脚40作用在面料上的压脚压力Ff。特别地，本申请涉及的缝纫机压脚闭环控制方法包括以下步骤：

S1、缝纫机除了设置上述压簧、抬压脚电磁铁20、抬压脚机构30和压脚40外，如图1和图2、或图4所示，在缝纫机中设置电控模块和压脚高度传感器70，将抬压脚电磁铁20和压脚高度传感器70都与电控模块通讯连接；压脚高度传感器70用于检测压脚40的实时高度H，并将该压脚40的实时高度H反馈给电控模块。

S2、缝纫机压脚闭环控制方法包括压脚40压力调节控制方法，该压脚40压力调节控制方法包括以下步骤：

S21、在电控模块中预存有临界电流值；当抬压脚电磁铁20通入为临界电流值的通电电流时，抬压脚电磁铁20通过抬压脚机构30对压脚40施加的拉力Fe恰好等于调压簧10通过压脚杆31对压脚40施加的压力Fs。因此，当抬压脚电磁铁20的通电电流小于临界电流值时，压脚40所受的拉力Fe＜压力Fs，压脚40未抬起，压脚40仍压紧在面料上，压脚40对面料施加的压脚压力Ff为：Ff＝Fs-Fe。当抬压脚电磁铁20的通电电流大于临界电流值时，压脚40所受的拉力Fe＞压力Fs，压脚40被向上抬起。

S22、在缝纫机缝纫过程中，压脚高度传感器70检测到压脚40的实时高度H、并反馈给电控模块，当电控模块根据压脚高度传感器70的反馈判断面料厚度变化、或过梗缝制时，电控模块进行下述控制；

S23、调压簧10的压缩量发生变化，电控模块获取压脚压力Ff的变化量ΔF。具体说，在缝制过程中，抬压脚电磁铁20不通电，调压簧10产生的压力完全通过压脚杆31作用于压脚40，使压脚40以一个额定的压脚压力Ff压住面料进行缝制。当面料由薄料变为厚料、或者过梗缝制时，压脚40的底部被面料向上抬起，调压簧10的压缩量增加，则调压簧10对压脚40施加的压力Fs变大，致使压脚压力Ff增加ΔF。当面料由厚料变为薄料时，调压簧10的压缩量减少，则调压簧10对压脚40施加的压力Fs变小，致使压脚压力Ff减小ΔF。

S24、电控模块根据压脚压力Ff的变化量ΔF调节抬压脚电磁铁20的通电电流：

当面料由薄料变为厚料、或者过梗缝制时，电控模块判断压脚压力Ff增加ΔF，此时，电控模块控制抬压脚电磁铁20的通电电流在零至临界电流值这一范围内增加，抬压脚电磁铁20开始通电，抬压脚电磁铁20也就开始向压脚40施加拉力Fe，使抬压脚电磁铁20对压脚40施加拉力Fe增加ΔF，抵消压脚压力Ff的变化量ΔF，进而使压脚压力Ff保持面料厚度变化前的大小，压脚压力Ff保持恒定。

当面料由厚料变为薄料时，电控模块判断压脚压力Ff减小ΔF，此时，电控模块控制抬压脚电磁铁20的通电电流在零至临界电流值这一范围内减小，使抬压脚电磁铁20对压脚40施加拉力Fe减小ΔF，抵消压脚压力Ff的变化量ΔF，进而使压脚压力Ff保持面料厚度变化前的大小，压脚压力Ff保持恒定。

因此，本申请通过控制抬压脚电磁铁20的通电电流的大小来控制抬压脚电磁铁20对压脚40施加拉力Fe的大小，使抬压脚电磁铁20对压脚40施加的拉力Fe的变化量、与因调压簧10压缩量的变化引起的压脚压力Ff的变化量相抵消，也就抵消了因面料厚度变化而引起的压脚压力Ff的变化，最终保持合适且恒定的压脚压力Ff。特别是，本申请采用缝纫机中现有的调压簧10、抬压脚电磁铁20、抬压脚机构30和压脚40结构，本申请在缝纫机原有结构的基础上利用压脚高度传感器70，一方面避免通过步进电机调节所带来的复杂结构和昂贵成本，即极大的简化结构和降低成本，另一方面由于抬压脚电磁铁20的响应速度较步进电机而言非常快，故能够快速抵消因面料厚度变化而引起的压脚压力Ff的变化量，实现简单，为更好的控制压脚压力Ff提供了新方式，进而提高缝纫机的缝纫质量和产品竞争力。

优选地，抬压脚电磁铁20固定在缝纫机机壳上。压脚高度传感器70优选为线性霍尔传感器。平缝机中，检测压脚40实时高度H的方式为：如图1所示，压杆导块32中固定有磁铁，线性霍尔传感器固定在缝纫机的机壳上，并与磁铁相配合，线性霍尔传感器通过感应磁铁的高低位置来检测压脚40的实时高度H。包缝机中，检测压脚40实时高度H的方式为：如图4所示，压脚杆31中固定有磁铁，线性霍尔传感器固定在缝纫机的机壳上，并与磁铁相配合，线性霍尔传感器通过感应磁铁的高低位置来检测压脚40的实时高度H。如图1或图4所示，缝纫机还具有螺纹连接在缝纫机机壳中的调压螺母50，该调压螺母50的下端与调压簧10的上端相抵接，用于调整希望的压脚压力Ff。

进一步地，上述步骤S23中，电控模块获取压脚压力Ff的变化量ΔF有下述两种方式。

方式一：电控模块根据压脚高度传感器70的反馈获取压脚40的实时高度H的变化量ΔH，电控模块中还预存有调压簧10的弹性模量等已知参数，电控模块根据压脚40的实时高度H的变化量ΔH自动计算压脚压力Ff的变化量ΔF。

方式二：缝纫机还具有力传感器60，力传感器60用于检测抬压脚电磁铁20对压脚40施加的拉力Fe，力传感器60与电控模块通讯连接；如此，电控模块根据力传感器60的反馈直接计算压脚压力Ff的变化量ΔF。优选地，平缝机中，如图2所示，力传感器60固定在压脚升降板36的下端面上。

另外，缝纫机中配置力传感器60后，在上述压脚压力Ff的调节过程中，电控模块根据力传感器60反馈的实时拉力Fe，来判断拉力Fe的实时变化量是否等于目标变化量ΔF，辅助抵消由于调压簧10压缩量变化而产生的压脚压力Ff的变化，精确地使压脚40作用在面料上的压脚压力Ff重新保持在一个稳定的范围内，使缝纫机无论是在更换面料或过梗缝制时都能保持合适的压脚压力Ff，增加机器的适用性，使缝制线迹更加美观。

进一步地，缝纫机压脚闭环控制方法还包括步骤S3、缝纫机压脚闭环控制方法包括抬压脚控制方法，该抬压脚控制方法包括以下步骤：

S31、向电控模块输入目标抬压脚高度M，目标抬压脚高度M为数值，该数值为至少一个。

S32、电控模块收到抬压脚指令后，电控模块控制抬压脚电磁铁20通入一个与目标抬压脚高度M相匹配的抬压脚电流，抬压脚电磁铁20通过抬压脚机构30驱动压脚40上移。

因此，通过控制抬压脚电磁铁20通入的抬压脚电流的大小，能使压脚40向上抬升不同的高度，而不是只能从零上移到一个确定高度，提高了机器的适应性。

进一步地，抬压脚控制方法还包括以下步骤：

S33、压脚高度传感器70检测到压脚40的实时高度H、并反馈给电控模块，电控模块将压脚40的实时高度H与目标抬压脚高度M比对、并根据比对结果进行下述控制；

S34、当电控模块判断压脚40的实时高度H与目标抬压脚高度M相符时，电控模块控制抬压脚电磁铁20保持当前抬压脚电流；

S35、当电控模块判断压脚40的实时高度H高于目标抬压脚高度M时，电控模块控制通入抬压脚电磁铁20的抬压脚电流减小，直至压脚40的实时高度H与目标抬压脚高度M相符；

S36、当电控模块判断压脚40的实时高度H低于目标抬压脚高度M时，电控模块控制通入抬压脚电磁铁20的抬压脚电流增加，直至压脚40的实时高度H与目标抬压脚高度M相符。

如此，通过压脚高度传感器70的反馈进行闭环控制，电控模块精确控制抬压脚电磁铁20的抬压脚电流，使压脚40精确地上抬至希望的目标抬压脚高度M，能够提高抬压脚控制的精准性。

进一步地，上述步骤S31中，目标抬压脚高度M的输入方式有下述三种。

方式一、缝纫机还具有电子膝靠装置，电子膝靠装置的输出端与电控模块通讯连接。如此，当缝纫结束或缝纫过程中面料需要变化方向时，需要将压脚40上抬一定的高度，则用户通过电子膝靠装置向电控模块输入目标抬压脚高度M，给电控模块一个模拟信号，电控模块根据接收到的模拟信号的大小控制输入抬压脚电磁铁20的抬压脚电流，将压脚40抬起至希望的高度。

方式二、缝纫机还具有脚踏装置，脚踏装置的输出端与电控模块通讯连接。如此，当缝纫结束或缝纫过程中面料需要变化方向时，需要将压脚40上抬一定的高度，则用户通过脚踏装置向电控模块输入目标抬压脚高度M，给电控模块一个模拟信号，电控模块根据接收到的模拟信号的大小控制输入抬压脚电磁铁20的抬压脚电流，将压脚40抬起至希望的高度。

方式三、缝纫机还具有主控面板，主控面板与电控模块通讯连接；如此，通过主控面板向电控模块输入目标抬压脚高度M。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。