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        缝纫机电机驱动电路的原理及维修

      • 2025/4/28 10:27:06|文章来源：全缝|评论：网友评论 0 条
        一、缝纫机驱动方式的发展历程

        缝纫机诞生后其驱动方式经历了三大阶段：即手摇——脚踏——电动，如图1。

        最早期的缝纫机都是手摇驱动形式，缝制速度非常慢、缝制质量难以控制，无法应用到服装工厂中。后来，出现了脚踏驱动的缝纫机，用脚踏驱动机器运转使驱动力矩极大提高，缝纫厚度也大为增加，而且手脚分工不仅驱动力加大、缝速大幅提高、缝制质量也稳定上升。电机发明后不久就开始在缝纫机上应用，因为速度更快、力矩更大，促使一个新机种诞生——即工业缝纫机。服装工厂开始广泛使用电动驱动的工业缝纫机。

        图1 缝纫机驱动方式三大阶段


        电动驱动的缝纫机又经历了四个主要不同发展阶段：

        即机械离合式交流电机——涡流调速电机——变频调速电机——交流伺服电机，见图2所示。

        经过多年的技术更新发展、制造成本大幅降低和市场的优胜劣汰，目前工业缝纫机的主驱动装置几乎都采用了交流伺服电机，具有体积小、重量轻、功率大、惯性小、扭矩大、精度高、能耗低等一些列优点，不仅应用在工业缝纫机领域，在其它各行各业均得到广泛应用。

        图2 缝纫机电机的发展


        二、伺服电机驱动与缝纫机控制电路形式

        伺服电机的旋转运行不能依靠简单的接通电源进行开关闭合来控制，必须按照电脑控制程序设定的要求，通过驱动电路的控制才能正常运转。缝纫机电机驱动电路是缝纫机电控系统中重要的功能电路之一，通过电路控制缝纫机主轴电机旋转，提供驱动力使缝纫机各机构配合运行，伺服电机控制原理如图3所示，按照电脑控制系统发出的指令，分别对位置、速度、电流信号参数进行调节，精确控制电机的运转状态。

        图3 伺服电机控制原理图


        我们在之前的数篇文章中介绍讨论过的系统控制对象都是开关量，控制对象只有“开”“关”两种工作状态，例如各功能电磁铁的吸合与分离、气缸的伸出与缩回等只有两种工作状态。而缝纫机电机的控制动作则大不相同，主轴伺服电机在驱动电路的控制下既要有“启动”“停止”和“旋转”等运行状态，还要控制电机旋转中的“位移量”“角度值”和“速度值”。

        而缝纫机伺服电机的工作原理，是由定子线圈产生旋转磁场驱动转子旋转，固定在电机转子上的码盘（编码器）控制电机的旋转位移，电机的结构如图4所示。电机中位移、速度、电流这些被控对象，在缝纫机电脑控制系统中央控制器的程序控制下，根据缝纫机的工作要求来进行控制工作，详叙如下：

        图4 伺服电机结构图


        其一，旋转磁场是如何产生的？

        根据缝纫机电机的结构原理，电机的定子线圈可以产生旋转的磁场，在缝纫机电脑控制系统程序控制下，分时通断电就可以在电机定子线圈绕组中产生旋转磁场，通过旋转磁场驱动电机的转子旋转起来，通过可靠的驱动电路可以实现这个功能。

        其二，电机转动起来了，它的旋转位移是怎样控制的？

        在电机的转子上安装上光栅片或编码器，通过光电管的照射将物理位移转化为电信号，再通过电控系统的程序根据缝纫机的工作需求来控制这些电信号。通过设计适当的驱动电路来实现上述两点的电机工作要求，就可通过缝纫机电控系统来实现驱动电机工作，完成电机驱动工作。

        下图5是一种工业平缝机主轴伺服电机驱动电路图。

        图5 缝纫机伺服电机驱动电路图


        三、电机驱动电路的检修

        检修缝纫机电控系统时一定要注意安全，首先要断开电源，再进行拆卸壳体、电路检查、元器件测量，以及更换器件等工作。

        电脑缝纫机电机驱动电路较容易发生故障的是Q1～Q6六个IGBT驱动管，外形见图6所示，其中只要有一个IGBT驱动管损坏，系统就会报E06故障码。IGBT是一个电子开关电路，通过电子脉冲控制开闭，高电平时开通、低电平时就关断，电子开关的控制速率极高，一秒钟即可以开关上万次、几十万次。

        图6 IGBT驱动管


        电路维修时首先要测量这几个驱动管的好坏，将IGBT正面放好，从左边开始分别为1脚、2脚和3脚，见图6所示。用万用表在断电的情况下直接在电路板上进行测量判断，数字万用表至于二极管档，红表笔测3脚、黑表笔测2脚，数值在400～450之间为正常；红表笔测3脚、黑表笔测1脚，数值在600～700之间为正常，其中只要有一个损坏就会报E06故障码，如果目视检查发现故障板子上有爆裂的IGBT管，则无需测量就可以直接换掉，使用正常的IGBT管进行更换。

        U2、U3是ACS712-20X芯片，这是高精度电流检测芯片并能够转换成电压信号输出，其外形见图7所示，它的作用是管理电机的A相B相电流。当缝纫机电控系统上电后踏下缝纫机踏板即报警E06故障码时，有可能是U2、U3之一有故障。检修时可以使用万用表进行判断：打开万用表，选择直流电压档测试，将万用电表的黑表笔置于芯片U2的5脚、红表笔放在7脚，测得的直流电压数值为2.5伏则为正常，如果电压值不是2.5伏，可能芯片有问题，更换一个新的芯片即可，使用相同方法测量U3即可。

        图7 ACS712-20X芯片


        U1为IR2136J集成电路，是三相上下桥驱动芯片,作为永磁无刷直流电机的驱动器。该驱动芯片可以驱动三相星形全桥电路的六个功率开关器件，特别适合于驱动电机调速，其外形见图8所示，它的作用是控制电机定子线圈产生旋转磁场。这个芯片发生故障时电机就不能转动，测试时主要是判断各管脚有无短路，用万用表的二极管档，红黑表笔分别测试。

        图8 IR2136J集成电路


        以上就是工业用电脑缝纫机驱动电路主要芯片故障问题的检查和处理方法，供大家在实际工作中参考，其它元器件的检查可以“通断”来判断好坏。
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