一、縫紉機驅動方式的發展歷程

縫紉機誕生后其驅動方式經歷了三大階段：即手搖——腳踏——電動，如圖1。

最早期的縫紉機都是手搖驅動形式，縫制速度非常慢、縫制質量難以控制，無法應用到服裝工廠中。后來，出現了腳踏驅動的縫紉機，用腳踏驅動機器運轉使驅動力矩極大提高，縫紉厚度也大為增加，而且手腳分工不僅驅動力加大、縫速大幅提高、縫制質量也穩定上升。電機發明后不久就開始在縫紉機上應用，因為速度更快、力矩更大，促使一個新機種誕生——即工業縫紉機。服裝工廠開始廣泛使用電動驅動的工業縫紉機。


電動驅動的縫紉機又經歷了四個主要不同發展階段：

即機械離合式交流電機——渦流調速電機——變頻調速電機——交流伺服電機，見圖2所示。

經過多年的技術更新發展、制造成本大幅降低和市場的優勝劣汰，目前工業縫紉機的主驅動裝置幾乎都采用了交流伺服電機，具有體積小、重量輕、功率大、慣性小、扭矩大、精度高、能耗低等一些列優點，不僅應用在工業縫紉機領域，在其它各行各業均得到廣泛應用。


二、伺服電機驅動與縫紉機控制電路形式

伺服電機的旋轉運行不能依靠簡單的接通電源進行開關閉合來控制，必須按照電腦控制程序設定的要求，通過驅動電路的控制才能正常運轉。縫紉機電機驅動電路是縫紉機電控系統中重要的功能電路之一，通過電路控制縫紉機主軸電機旋轉，提供驅動力使縫紉機各機構配合運行，伺服電機控制原理如圖3所示，按照電腦控制系統發出的指令，分別對位置、速度、電流信號參數進行調節，精確控制電機的運轉狀態。

圖3 伺服電機控制原理圖

我們在之前的數篇文章中介紹討論過的系統控制對象都是開關量，控制對象只有“開”“關”兩種工作狀態，例如各功能電磁鐵的吸合與分離、氣缸的伸出與縮回等只有兩種工作狀態。而縫紉機電機的控制動作則大不相同，主軸伺服電機在驅動電路的控制下既要有“啟動”“停止”和“旋轉”等運行狀態，還要控制電機旋轉中的“位移量”“角度值”和“速度值”。

而縫紉機伺服電機的工作原理，是由定子線圈產生旋轉磁場驅動轉子旋轉，固定在電機轉子上的碼盤（編碼器）控制電機的旋轉位移，電機的結構如圖4所示。電機中位移、速度、電流這些被控對象，在縫紉機電腦控制系統中央控制器的程序控制下，根據縫紉機的工作要求來進行控制工作，詳敘如下：

圖4 伺服電機結構圖

其一，旋轉磁場是如何產生的？

根據縫紉機電機的結構原理，電機的定子線圈可以產生旋轉的磁場，在縫紉機電腦控制系統程序控制下，分時通斷電就可以在電機定子線圈繞組中產生旋轉磁場，通過旋轉磁場驅動電機的轉子旋轉起來，通過可靠的驅動電路可以實現這個功能。

其二，電機轉動起來了，它的旋轉位移是怎樣控制的？

在電機的轉子上安裝上光柵片或編碼器，通過光電管的照射將物理位移轉化為電信號，再通過電控系統的程序根據縫紉機的工作需求來控制這些電信號。通過設計適當的驅動電路來實現上述兩點的電機工作要求，就可通過縫紉機電控系統來實現驅動電機工作，完成電機驅動工作。

下圖5是一種工業平縫機主軸伺服電機驅動電路圖。

圖5 縫紉機伺服電機驅動電路圖

三、電機驅動電路的檢修

檢修縫紉機電控系統時一定要注意安全，首先要斷開電源，再進行拆卸殼體、電路檢查、元器件測量，以及更換器件等工作。

電腦縫紉機電機驅動電路較容易發生故障的是Q1～Q6六個IGBT驅動管，外形見圖6所示，其中只要有一個IGBT驅動管損壞，系統就會報E06故障碼。IGBT是一個電子開關電路，通過電子脈沖控制開閉，高電平時開通、低電平時就關斷，電子開關的控制速率極高，一秒鐘即可以開關上萬次、幾十萬次。

圖6 IGBT驅動管

電路維修時首先要測量這幾個驅動管的好壞，將IGBT正面放好，從左邊開始分別為1腳、2腳和3腳，見圖6所示。用萬用表在斷電的情況下直接在電路板上進行測量判斷，數字萬用表至于二極管檔，紅表筆測3腳、黑表筆測2腳，數值在400～450之間為正常；紅表筆測3腳、黑表筆測1腳，數值在600～700之間為正常，其中只要有一個損壞就會報E06故障碼，如果目視檢查發現故障板子上有爆裂的IGBT管，則無需測量就可以直接換掉，使用正常的IGBT管進行更換。

U2、U3是ACS712-20X芯片，這是高精度電流檢測芯片并能夠轉換成電壓信號輸出，其外形見圖7所示，它的作用是管理電機的A相B相電流。當縫紉機電控系統上電后踏下縫紉機踏板即報警E06故障碼時，有可能是U2、U3之一有故障。檢修時可以使用萬用表進行判斷：打開萬用表，選擇直流電壓檔測試，將萬用電表的黑表筆置于芯片U2的5腳、紅表筆放在7腳，測得的直流電壓數值為2.5伏則為正常，如果電壓值不是2.5伏，可能芯片有問題，更換一個新的芯片即可，使用相同方法測量U3即可。

圖7 ACS712-20X芯片

U1為IR2136J集成電路，是三相上下橋驅動芯片,作為永磁無刷直流電機的驅動器。該驅動芯片可以驅動三相星形全橋電路的六個功率開關器件，特別適合于驅動電機調速，其外形見圖8所示，它的作用是控制電機定子線圈產生旋轉磁場。這個芯片發生故障時電機就不能轉動，測試時主要是判斷各管腳有無短路，用萬用表的二極管檔，紅黑表筆分別測試。

圖8 IR2136J集成電路

以上就是工業用電腦縫紉機驅動電路主要芯片故障問題的檢查和處理方法，供大家在實際工作中參考，其它元器件的檢查可以“通斷”來判斷好壞。