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摘要：随着制衣行业的规模化发展，工业缝纫机发展迅猛，电气控制系统已进入了数字化阶段。文章介绍了新一代工业缝纫机电气控制系统的特点，全面介绍了交流永磁伺服电动机的控制及其工业缝纫机自动控制等功能的实现。最后给出平缝机和套结机两种电气系统的开发实例。 随着制衣工业的规模化发展, 工业缝纫机发展迅猛, 每年生产工业用缝纫机在几百万台, 主要机型有单针、双针平缝机、包缝机、套结机、钉扣机、锁眼机、曲折缝、绷缝机、封包机和绣花机[3]。从现有的情况, 除绣花机外, 其它种类的缝纫机仍然属于机械类产品为主, 这已远远不能满足规模化发展的制衣业的要求。为了提高缝制效率和质量, 都希望缝纫机具备自动剪线、自动松线、自动返缝、自动拨线和自动抬压脚等功能, 而传统的工业缝纫机, 主轴驱动大多采用离合器电机, 其它功能都靠机械配合或人工完成, 存在效率低, 体积大, 调速范围窄, 位置控制难, 造成缝纫机的功能单一, 自动化程度低。为此, 80年代开始, 国外开始研究工业缝纫机用交流伺服电动机系统。在此基础上完成其它自动功能。1986年以来,德国的杜克普/阿德勒(DURKOOP/ALDER)、日本的重机(JUKI)、日本的三菱(MITSUBISHI)、日本的兄弟(BROTHER)等均已推出了其相应产品, 将交流伺服电动机运用到各类工业缝纫机中, 实现了工业缝纫机的电子化, 并以每年12%的递增速度替代原有的离合器电机等传统电机。我国目前也有多家单位正在研究机电一体化、数字化工业缝纫机, 还处于样机试制和小批量生产阶段, 在2003年的工业缝纫机展览会上, 高档工业缝纫机仍是国外或独资、合资产品唱主角, 随着服装加工企业的规模化经营, 服装产品的档次提升, 加工企业对缝纫机的需求多样化, 国内企业正在加大力度研制开发, 在2004年的工业缝纫机展览会上会有更多的数字化产品。
1 电气控制系统
缝纫机电气系统包括控制器、驱动器、电机和电磁铁, 如图1所示。
图1 缝纫机电气系统
控制器又称为模式盒控制缝纫机完成不同的线迹, 它的功能随缝纫机的种类不同而不同,主要分为两类, 一类是控制单台电机即主驱动电机的运动, 借助电磁铁完成其它的辅助功能,如拨线、剪线、松线、前后加固、抬压脚, 对应的缝纫机有单针、双针平缝机、包缝机、绷缝机、封包机。另一类则控制多台电机的协调动作,如绣花机、套结机、钉扣机、锁眼机, 还有控制针杆复合运动的曲折缝缝纫机。虽然这些控制器功能各异, 但硬件构成却基本相同。主要由操作者输入参数的旋钮、按键, 显示工作参数的数码管、液晶显示器, 对操作命令、传感器信号、执行机构(电机、电磁铁)进行运算、判断、控制的微控制器组成。硬件通用性强, 软件则随不同的缝纫机而异。 驱动器是电气系统的核心, 它将控制信号转变成执行机构的驱动信号,起着桥梁的作用。同样也由硬件和软件构成。硬件除了微控制器及其它集成电路外, 还有功率器件构成, 软件则取决于不同种类的电机。与控制器类似, 驱动器的硬件具有可移植性, 相同功率的不同种类的电机可兼用。用于缝纫机的电机主要有感应电机、步进电机和永磁同步伺服电机。功率范围从400W到1500W，最高转速从每分钟数百转到9000转[2]。
电磁铁作为电气系统的一部分, 也应充分重视。 诸如上述提及的辅助功能, 都由电磁铁作为执行元件完成的。电磁铁的力能参数、响应过程对剪线速度、前后加固速度及线迹的美观至关重要。
2 电气系统的开发
目前我国市场上还没有自己生产的成熟伺服产品, 进口的伺服产品价格高昂, 无法形成配套能力, 必须自主开发。构成电气系统的三部分依研制开发的技术难度从低到高依次为:控制器、电机和驱动器。 |
