專利名稱：一種用于實現(xiàn)縫紉操作的電磁鐵及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及縫紉機(jī)操作控制技術(shù)，特別涉及一種利用吸合檢測單元確定吸合狀態(tài)的電磁鐵以及相應(yīng)的縫紉操作控制方法。
背景技術(shù)：
電腦自動平縫機(jī)可極大提高成衣產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量并改善工人的勞動強度。自動縫紉過程一般如下所述，在開始縫紉時，首先放下壓腳壓住布料，一般在縫紉開始時，為加固線跡，要有一個啟始固縫操作(單固縫或雙固縫)，之后才開始高速縫紉操作，中間可以停車(一般停在下停針位)多次以進(jìn)行如布料轉(zhuǎn)向等操作，在結(jié)束縫紉階段，又有一個結(jié)束固縫過程，然后是剪線拔線動作，最后停針(停于上針位)，抬起壓腳取出布料。
高速縫紉機(jī)的縫紉針數(shù)和啟停次數(shù)取決于自動程序的模式，其實現(xiàn)的主要難點在于如何在最短時間內(nèi)實現(xiàn)整個自動縫紉過程。特別是在結(jié)束縫紉停針時，完成剪線和拔線的操作需要多個執(zhí)行元件協(xié)同工作才能保證剪斷線和最后剪下的線頭在規(guī)定的長短以內(nèi)。為了實現(xiàn)諸如抬/放壓腳控制、剪線、拔線、倒縫之類的操作，工業(yè)自動縫紉機(jī)利用多個電磁鐵操作元件的吸合動作來自動完成這些功能，而數(shù)字控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)則根據(jù)縫紉機(jī)主軸的位置和驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速協(xié)調(diào)發(fā)送對電磁鐵的控制信號。
但是受設(shè)計和制造等因素的影響，電磁鐵的吸合時間具有很大的分布性，圖1為這種情形的示意圖。如圖1所示，雖然控制器都于時刻T1發(fā)出吸合命令，但是電磁鐵1～3的實際吸合時刻分別為T21、T22和T23，即，每塊電磁鐵的吸合時間ΔT1(＝T21-T1)、ΔT2(＝T22-T1)和ΔT3(＝T23-T1)互不相同。顯然，如果每臺縫紉機(jī)的伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用相同的設(shè)定吸合時間作為控制參數(shù)，則肯定會給電腦平縫機(jī)伺服系統(tǒng)的控制帶來不確定性，影響其控制精度。
以下以倒縫控制為例描述這種不確定性對控制精度的影響。倒縫功能由電腦自動平縫機(jī)借助倒縫電磁鐵的吸合動作來實現(xiàn)，當(dāng)?shù)箍p電磁鐵吸合時，與倒縫電磁鐵聯(lián)動的倒縫機(jī)械結(jié)構(gòu)將發(fā)生改變，帶動推布齒板倒行從而實現(xiàn)倒縫操作。如果倒縫電磁鐵的實際吸合時間與設(shè)定值的不同，則在來回縫模式下，前向縫時的針跡與倒縫時的針跡就不易做到一致，從而發(fā)生針跡錯位現(xiàn)象。另外，倒縫針數(shù)計量也與倒縫電磁鐵的吸合時間密切相關(guān)，如果無法準(zhǔn)確確定倒縫電磁鐵的吸合時間，則有可能出現(xiàn)數(shù)錯針數(shù)的現(xiàn)象。例如，當(dāng)實際吸合時間晚于預(yù)計時間時，將把仍在前向縫紉的針數(shù)算成倒向縫的針數(shù)，相反，當(dāng)實際吸合時間早于預(yù)計時間時，將把倒縫的針數(shù)算成正向縫的針數(shù)。
為了解決上述問題，現(xiàn)有電腦自動平縫機(jī)伺服系統(tǒng)大多采用對吸合信號發(fā)出時刻進(jìn)行參數(shù)補償?shù)姆椒ǎ?，為了使電磁鐵名義上具有相同的設(shè)定吸合時間，根據(jù)每塊電磁鐵設(shè)定吸合時間與實際吸合時間之差對吸合信號發(fā)出時刻進(jìn)行補償。例如假設(shè)設(shè)定吸合時間為ΔT大于ΔT1但是小于ΔT2和ΔT3，則對于電磁鐵1，需使吸合信號的發(fā)出時刻與原發(fā)出時刻滯后一段時間(ΔT-ΔT1)；對于電磁鐵2和3，要使吸合信號發(fā)出時刻分別提前原發(fā)出時刻一段時間(ΔT2-ΔT)和(ΔT3-ΔT)。在上述參數(shù)補償方法中，每一臺縫紉機(jī)都必須進(jìn)行單獨的反復(fù)調(diào)試才能達(dá)到控制精度要求，而且由于精度要求很高，調(diào)試工作還必須由經(jīng)驗豐富的技師方能完成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于實現(xiàn)縫紉操作的電磁鐵，它可以消除控制的不確定性，減少電磁鐵性能分布性的影響，并且方便整機(jī)的調(diào)試。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種用于實現(xiàn)縫紉操作的電磁鐵，包含定子基座、定子線圈和鐵芯，定子線圈用于產(chǎn)生使鐵芯向內(nèi)腔底面運動的磁場，鐵芯其中一端可在定子線圈磁場作用下吸合至定子基座上的預(yù)定位置，從而帶動連接在另一端的縫紉操作機(jī)構(gòu)運動，其特征在于，進(jìn)一步包含吸合檢測單元，其包含隨鐵芯向定子基座的吸合運動而作相對運動的觸點，并且當(dāng)鐵芯吸合至定子基座上的預(yù)定位置時觸點閉合以向伺服驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)送電磁鐵處于吸合狀態(tài)的信號。
在上述用于實現(xiàn)縫紉操作的電磁鐵中，比較好的是，所述吸合檢測單元為觸點分別設(shè)置于定子基座和鐵芯上的觸點開關(guān)，當(dāng)鐵芯吸合至定子基座上的預(yù)定位置時帶動觸點相接觸。
在上述用于實現(xiàn)縫紉操作的電磁鐵中，比較好的是，所述吸合檢測裝置為設(shè)置于定子基座上預(yù)定位置的微動定位開關(guān)，當(dāng)鐵芯吸合至定子基座上的預(yù)定位置時，微動定位開關(guān)的觸點受鐵芯壓力而相接觸。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種縫紉操作控制方法，它可以消除控制的不確定性，減少電磁鐵性能分布性的影響，并且方便整機(jī)的調(diào)試。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種對與電磁鐵吸合相關(guān)的縫紉操作進(jìn)行控制的方法，采用上述結(jié)構(gòu)的電磁鐵完成吸合動作，包含以下步驟(1)伺服驅(qū)動系統(tǒng)向電磁鐵發(fā)出吸合命令；(2)當(dāng)吸合檢測單元檢測到觸點閉合時，向伺服驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)送電磁鐵處于吸合狀態(tài)的信號；(3)伺服驅(qū)動系統(tǒng)在接收到吸合檢測單元發(fā)送的電磁鐵處于吸合狀態(tài)的信號后完成后續(xù)相應(yīng)的操作。
在上述方法中，所述電磁鐵為用于實現(xiàn)倒縫操作的電磁鐵，在步驟(3)中，伺服驅(qū)動系統(tǒng)在接收到吸合檢測單元發(fā)送的電磁鐵處于吸合狀態(tài)的信號后指示縫紉操作機(jī)構(gòu)完成倒縫操作。
上述電磁鐵中的吸合檢測單元提供了對吸合狀態(tài)的檢測，因此可以準(zhǔn)確地確定電磁鐵的吸合時刻。當(dāng)采用這種結(jié)構(gòu)電磁鐵來實現(xiàn)縫紉操作時，可消除控制的不確定性，同時也避免了繁復(fù)的調(diào)試工作。


圖1為電磁鐵吸合時間分布性的示意圖。
圖2為本發(fā)明一個較佳實施例的示意圖。
圖3為本發(fā)明另一個較佳實施例的示意圖。
圖4為本發(fā)明另一個較佳實施例的示意圖。
具體實施例方式
在上述現(xiàn)有技術(shù)中，與電磁鐵吸合相關(guān)的操作都基于一種開環(huán)控制結(jié)構(gòu)，亦即采用一個對電磁鐵吸合時間的預(yù)先估計值來代替實際的吸合時間，因此難以做到精確控制。本發(fā)明的核心思想是引入吸合檢測單元來對電磁鐵的吸合狀態(tài)進(jìn)行測量，并根據(jù)實際的測量值而非預(yù)先估計值來完成與電磁鐵吸合相關(guān)的操作，由此實現(xiàn)了基于閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)的縫紉操作。
為了實現(xiàn)對電磁鐵吸合狀態(tài)的檢測，在本發(fā)明中，吸合檢測單元利用觸點閉合產(chǎn)生的電信號來檢測電磁鐵的吸合狀態(tài)，具體而言，當(dāng)鐵芯在定子線圈磁場的作用下向定子基座上的預(yù)定位置運動時，觸點也發(fā)生相對運動，并且通過使觸點在鐵芯吸合至定子基座上的預(yù)定位置時閉合，從而在吸合檢測單元內(nèi)部電路中產(chǎn)生相應(yīng)的檢測信號，以指示伺服驅(qū)動系統(tǒng)完成與電磁鐵吸合動作相關(guān)的操作。
吸合檢測單元的上述檢測功能可以借助多種結(jié)構(gòu)的傳感元件實現(xiàn)，以下借助附圖描述本發(fā)明的較佳實施方式。
第一實施例圖2為按照本發(fā)明一個較佳實施例的電磁鐵剖面示意圖，這里假設(shè)該電磁鐵用于實現(xiàn)倒縫操作。如圖2所示，電磁鐵包含定子基座1、定子線圈2、鐵芯3和觸點開關(guān)4，其中，定子基座1內(nèi)部開設(shè)有與表面連通的腔體1a，為了節(jié)省空間，定子線圈2嵌入定子基座1內(nèi)壁并且包圍腔體1a，當(dāng)通電時產(chǎn)生沿腔體1a縱向的磁場，鐵芯3的其中一端伸入腔體1a并可在定子線圈2的磁場作用下吸合至腔體1a的底面，從而帶動連接在另一端的倒縫機(jī)構(gòu)5運動。
在本實施例中，采用觸點開關(guān)4作為吸合檢測單元的傳感元件并與吸合檢測單元內(nèi)部的電路(未畫出)相連。如圖2所示，觸點開關(guān)4的兩片簧片4a和4b分別固定于定子基座1靠近腔體1a的端面處和鐵芯3上，當(dāng)鐵芯3沿吸合方向運動時，簧片4b也向簧片4a運動，并且在鐵芯3吸合至內(nèi)腔1a底面時，簧片4a和4b上的觸點相接觸，即觸點開關(guān)4閉合，從而在吸合檢測單元內(nèi)部電路中產(chǎn)生相應(yīng)的觸發(fā)信號。如果將吸合檢測單元與伺服驅(qū)動系統(tǒng)相連，則伺服驅(qū)動系統(tǒng)就可以根據(jù)接收到的觸發(fā)信號確定電磁鐵此時處于完全的吸合狀態(tài)，并完成與電磁鐵吸合動作相關(guān)的后續(xù)操作步驟。
值得指出的是，在上述實施例中，電磁鐵的具體結(jié)構(gòu)不應(yīng)構(gòu)成對本發(fā)明精神和保護(hù)范圍的限定，因為對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說，如何將定子基座與鐵芯的相對運動轉(zhuǎn)換為觸點之間的開關(guān)運動是顯而易見的。
第二實施例圖3為按照本發(fā)明另一個較佳實施例的電磁鐵剖面示意圖，這里仍然假設(shè)該電磁鐵用于實現(xiàn)倒縫操作。本實施例與圖2所示實施例的不同之處在于用微動定位開關(guān)6代替觸點開關(guān)4作為吸合檢測單元的傳感元件。
微動定位開關(guān)6包含兩個相距很近但是在常態(tài)下處于斷開狀態(tài)的觸點，在外力壓迫下觸點將閉合。如圖3所示，微動定位開關(guān)6被安裝在定子基座1腔體1a的底面，當(dāng)鐵芯3沿吸合方向運動至靠近腔體1a底面時，微動定位開關(guān)6觸點之間的間距開始被鐵芯3壓縮，當(dāng)鐵芯3完全吸合至腔體1a底面時，微動定位開關(guān)6的觸點相接觸，即微動定位開關(guān)6閉合，從而在吸合檢測單元的電路內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的觸發(fā)信號。如果將吸合檢測單元與伺服驅(qū)動系統(tǒng)相連，則伺服驅(qū)動系統(tǒng)就可以根據(jù)接收到的觸發(fā)信號確定電磁鐵此時處于完全的吸合狀態(tài)，并完成與電磁鐵吸合動作相關(guān)的后續(xù)操作步驟。
在上述第一和第二實施例中，所采用的傳感元件可以確保當(dāng)電磁鐵尚未完全吸合時，觸點處于斷開狀態(tài)，一旦電磁鐵完全吸合，觸點即閉合從而產(chǎn)生觸發(fā)信號，因此檢測靈敏度很高。此外，觸點的開關(guān)狀態(tài)唯一地取決于電磁鐵的吸合狀態(tài)，因此觸發(fā)信號的準(zhǔn)確度也很高。
此外，在上述第一和第二實施例中，傳感元件的觸點被設(shè)置于電磁鐵上，因此電磁鐵具有一定的“智能”，可以對吸合狀態(tài)進(jìn)行檢測。觸點雖然也可設(shè)置于連接在鐵芯外部的縫紉操作機(jī)構(gòu)上，但是這種將觸點設(shè)置于電磁鐵上的方式具有明顯的優(yōu)點。首先，由于吸合檢測單元與電磁鐵集成在一起，所以無需對連接在電磁鐵外部的機(jī)構(gòu)進(jìn)行改動，而且與電磁鐵的接線也很方便。其次，這種設(shè)置方式有利于電磁鐵的性能測試，尤其是吸合時間的測試變得非常容易，這有助于對電磁鐵制造工藝進(jìn)行質(zhì)量控制。
第三實施例由上可見，盡管每塊電磁鐵的吸合時間不盡相同，但是觸點的狀態(tài)僅與電磁鐵是否吸合有關(guān)而與吸合時間長短無關(guān)，因此如果根據(jù)觸點狀態(tài)實施電磁鐵與電機(jī)的協(xié)調(diào)控制，則可使控制結(jié)果不受電磁鐵性能差異的影響。以下借助圖4描述對與電磁鐵吸合相關(guān)的縫紉操作進(jìn)行控制的方法的較佳實施例，在該較佳實施例中采用上述“智能”電磁鐵來完成吸合動作，并且假設(shè)縫紉操作為倒縫操作。
如圖4所示，在步驟1中，伺服驅(qū)動系統(tǒng)向倒縫電磁鐵發(fā)出吸合命令。此時，伺服驅(qū)動系統(tǒng)不斷監(jiān)視吸合檢測單元是否發(fā)送指示倒縫電磁鐵處于吸合狀態(tài)的反饋信號，與此同時，倒縫電磁鐵的定子線圈通電從而產(chǎn)生吸合鐵芯的磁場，使鐵芯向定子基座上的預(yù)定位置運動。
在步驟2中，當(dāng)鐵芯吸合至定子基座上的預(yù)定位置時，傳感元件的觸點閉合，從而在吸合檢測單元內(nèi)部電路產(chǎn)生指示倒縫電磁鐵處于吸合狀態(tài)的觸發(fā)信號，該信號被吸合檢測單元發(fā)送至伺服驅(qū)動單元。
在步驟3中，當(dāng)伺服驅(qū)動系統(tǒng)接收到吸合檢測單元發(fā)送的倒縫電磁鐵處于吸合狀態(tài)的觸發(fā)信號后，完成后續(xù)相應(yīng)的操作。例如，如果操作為來回縫模式，則根據(jù)觸發(fā)信號的發(fā)出時刻對倒縫針數(shù)進(jìn)行計數(shù)。
上述具有“智能”的電磁鐵可以準(zhǔn)確即時地檢測電磁鐵的吸合狀態(tài)信息，所以伺服驅(qū)動系統(tǒng)可根據(jù)吸合檢測單元反饋的測量信號進(jìn)行閉環(huán)控制，從而消除了控制的不確定性。相反，在現(xiàn)有技術(shù)中，伺服驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定的吸合時間估計值進(jìn)行開環(huán)控制，因此無法借助計算機(jī)控制程序精確地協(xié)調(diào)電機(jī)和電磁鐵的動作，保證控制的一致性。
此外，上述控制方法由于采用能夠準(zhǔn)確即時檢測吸合狀態(tài)的電磁鐵，所以方便了伺服驅(qū)動系統(tǒng)的調(diào)試，并且可以自動完成調(diào)試過程。
權(quán)利要求
1.一種用于實現(xiàn)縫紉操作的電磁鐵，包含定子基座、定子線圈和鐵芯，其中，定子線圈用于產(chǎn)生使鐵芯向內(nèi)腔底面運動的磁場，鐵芯其中一端可在定子線圈磁場作用下吸合至定子基座上的預(yù)定位置，從而帶動連接在另一端的縫紉操作機(jī)構(gòu)運動，其特征在于，進(jìn)一步包含吸合檢測單元，其包含隨鐵芯向定子基座的吸合運動而作相對運動的觸點，并且當(dāng)鐵芯吸合至定子基座上的預(yù)定位置時觸點閉合以向伺服驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)送電磁鐵處于吸合狀態(tài)的信號。
2.如權(quán)利要求1所述的用于實現(xiàn)縫紉操作的電磁鐵，其特征在于，所述吸合檢測單元為觸點分別設(shè)置于定子基座和鐵芯上的觸點開關(guān)，當(dāng)鐵芯吸合至定子基座上的預(yù)定位置時帶動觸點相接觸。
3.如權(quán)利要求1所述的用于實現(xiàn)縫紉操作的電磁鐵，其特征在于，所述吸合檢測裝置為設(shè)置于定子基座上預(yù)定位置的微動定位開關(guān)，當(dāng)鐵芯吸合至定子基座上的預(yù)定位置時，微動定位開關(guān)的觸點受鐵芯壓力而相接觸。
4.一種對與電磁鐵吸合相關(guān)的縫紉操作進(jìn)行控制的方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1中任意一項所述的電磁鐵完成吸合動作，包含以下步驟(1)伺服驅(qū)動系統(tǒng)向電磁鐵發(fā)出吸合命令；(2)當(dāng)吸合檢測單元檢測到觸點閉合時，向伺服驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)送電磁鐵處于吸合狀態(tài)的信號；(3)伺服驅(qū)動系統(tǒng)在接收到吸合檢測單元發(fā)送的電磁鐵處于吸合狀態(tài)的信號后完成后續(xù)相應(yīng)的操作。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述電磁鐵為用于實現(xiàn)倒縫操作的電磁鐵，在步驟(3)中，伺服驅(qū)動系統(tǒng)在接收到吸合檢測單元發(fā)送的電磁鐵處于吸合狀態(tài)的信號后指示縫紉操作機(jī)構(gòu)完成倒縫操作。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述電磁鐵為如權(quán)利要求2所述的電磁鐵。
7.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述電磁鐵為如權(quán)利要求3所述的電磁鐵。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于實現(xiàn)縫紉操作的電磁鐵，它除了包含定子基座、定子線圈和鐵芯以外，還包含吸合檢測單元，其包含隨鐵芯向定子基座的吸合運動而作相對運動的觸點，并且當(dāng)鐵芯吸合至定子基座上的預(yù)定位置時觸點閉合以向伺服驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)送電磁鐵處于吸合狀態(tài)的信號。本發(fā)明還提供一種縫紉操作控制方法，包含以下步驟(1)伺服驅(qū)動系統(tǒng)向電磁鐵發(fā)出吸合命令；(2)當(dāng)吸合檢測單元檢測到觸點閉合時，向伺服驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)送電磁鐵處于吸合狀態(tài)的信號；(3)伺服驅(qū)動系統(tǒng)在接收到吸合檢測單元發(fā)送的電磁鐵處于吸合狀態(tài)的信號后完成后續(xù)相應(yīng)的操作。當(dāng)采用這種結(jié)構(gòu)電磁鐵來實現(xiàn)縫紉操作時，可消除控制的不確定性，同時也避免了繁復(fù)的調(diào)試工作。
文檔編號D05B19/12GK1570246SQ0314156
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者徐性怡, 單忠, 葉明杰 申請人:上海鮑麥克斯電子科技有限公司