專利名稱：縫制設(shè)備上下停針位控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及縫制設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種縫制設(shè)備上下停針位控制裝置。適用
于電腦化的縫制設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)前市場(chǎng)上，電腦化的縫制設(shè)備已經(jīng)越來越多，這類設(shè)備一般由伺服電機(jī)，伺服控 制器，上下停針定位裝置，操作面板等組成。以實(shí)現(xiàn)高速啟停，精確上下停針，簡(jiǎn)單編程等功 能。 目前，幾乎所有的縫制設(shè)備伺服控制系統(tǒng)都帶有的操作面板，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的編 程與系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)修改的功能。而要實(shí)現(xiàn)上下停針這個(gè)功能，則需電腦控制系統(tǒng)根據(jù)安裝 在縫制設(shè)備主軸上的上下停針定位裝置來感知主軸的位置，再配合電機(jī)上的編碼器，來得 到機(jī)針的實(shí)際位置。 縫制設(shè)備主軸上的傳感設(shè)備最常用的有兩種第一種是光電式，通過在縫制設(shè)備 主軸附近的固定位置安裝反射式紅外光電傳感器，并在主軸手輪上的內(nèi)側(cè)與反射式紅外光 電傳感器所在的同心圓上裝置反射鏡片，根據(jù)鏡片的有效反射與無效反射來確定絕對(duì)位 置。第二種是電磁式，通過在主軸附近的固定位置裝置霍爾傳感器，配合裝置主軸手輪上的 定位磁鋼，根據(jù)磁鋼的有效與無效感應(yīng)來得到絕對(duì)位置。這兩種方式都有相對(duì)的局限性，首 先是調(diào)整繁瑣，每次調(diào)整都必須用工具把定位磁鋼或反射鏡片在圓弧上前后移動(dòng)，多次試 驗(yàn)后才能找到正確的停針位置；其次是調(diào)整范圍有限，為了保證機(jī)械強(qiáng)度，手輪上的圓弧形 螺絲槽口一般最多只能開到30度，即每個(gè)停針位的調(diào)整范圍只有30度。如上海鮑麥克斯 電子科技的縫紉機(jī)車針定位裝置(200420020224. 0)，寧波韻升股份有限公司的工業(yè)縫紉機(jī) 的車針定位裝置(CN200620141598. 7)等，均采用了給每個(gè)停針位置在機(jī)頭或者電機(jī)上安 裝一個(gè)固定的檢測(cè)裝置(光電式或電磁式)來分別檢測(cè)位置，實(shí)現(xiàn)上下停針位，其調(diào)整方式 只能是機(jī)械式的調(diào)整。 縫制設(shè)備伺服控制系統(tǒng)的編碼器在電機(jī)控制系統(tǒng)中有二個(gè)作用一是檢測(cè)電機(jī)定 子與轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置，二是檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度。而在電機(jī)上一般使用由一組光中斷 器和一金屬編碼盤構(gòu)成的光電編碼器來取得速度與位置信號(hào)，在電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上固連一個(gè)沿 周邊均布有多個(gè)徑向窄縫的編碼盤，將一對(duì)光電編碼對(duì)管分別設(shè)置在該編碼盤的上下兩側(cè) 并對(duì)準(zhǔn)窄縫，由電機(jī)控制器從該光電編碼對(duì)管得到正交的A、 B兩路脈沖信號(hào)，再通過數(shù)字 信號(hào)處理器(DSP)或微程序控制器(MCU)的正交編碼接口 (QEI)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而得到 電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子和定子的相對(duì)位置，將這個(gè)相對(duì)位置與安裝于縫制設(shè)備主軸上的上下停 針信號(hào)傳感器相互配合，從而實(shí)現(xiàn)精確的上下停針功能。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種縫制設(shè)備上下停針位控制裝置，該裝 置將原先設(shè)在縫制設(shè)備主軸上的傳感設(shè)備與縫制設(shè)備伺服電機(jī)上現(xiàn)成的資源一一電機(jī)測(cè)
3速用光電編碼器全部集成在電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上，以圖使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、性能更加可靠、生 產(chǎn)成本更低，該裝置還應(yīng)停針精度高、操作方便、應(yīng)用廣泛。 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是縫制設(shè)備上下停針位控制裝置，其特征在于該 控制裝置包括數(shù)字信號(hào)處理器、光耦驅(qū)動(dòng)電路、智能功率模塊、伺服控制器部件和操作面 板，所述伺服控制器部件由伺服電機(jī)和裝在伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子軸輸出端上的光電編碼器和零位 信號(hào)傳感器組成，其中 數(shù)字信號(hào)處理器，用于與操作面板實(shí)現(xiàn)通訊，從操作面板上讀取各個(gè)設(shè)置的位移
角度數(shù)值并存于數(shù)字信號(hào)處理器的片內(nèi)RAM中；然后，數(shù)字信號(hào)處理器通過輸出口 P麗l
P麗6輸出交變脈沖信號(hào)至光耦驅(qū)動(dòng)電路； 光耦驅(qū)動(dòng)電路，用于隔離并驅(qū)動(dòng)智能功率模塊； 智能功率模塊，用于產(chǎn)生交變電流并加于伺服電機(jī)的繞組上； 伺服控制器部件，通過其中的零位信號(hào)傳感器產(chǎn)生零位信號(hào)，并經(jīng)IsynUP/DN接
口傳至數(shù)字信號(hào)處理器；同時(shí)，伺服控制器部件中的光電編碼器產(chǎn)生角度位移信號(hào)，輸出反
饋給數(shù)字信號(hào)處理器。 所述光電編碼器包括裝在伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子軸輸出端上的編碼盤和編碼盤外側(cè)的線
路板，線路板面向編碼盤一側(cè)裝有一組光電對(duì)管，編碼盤的邊緣穿過各光電對(duì)管。 所述零位信號(hào)傳感器包括裝在所述線路板背面的一個(gè)霍爾傳感器，并且在線路板
外側(cè)的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子軸輸出端上同軸安裝定位片，該定位片上對(duì)應(yīng)于霍爾傳感器的半徑上
設(shè)有一個(gè)磁鋼。 所述光電對(duì)管為四個(gè)。 所述編碼盤開有180個(gè)徑向窄縫。 所述伺服控制器部件的外面罩有防塵罩。 本實(shí)用新型的有益效果是本裝置基于縫制設(shè)備上下停針位置必定在電機(jī)旋轉(zhuǎn)一 圈(360度)范圍內(nèi)的原理，利用縫制設(shè)備伺服電機(jī)上現(xiàn)成的資源——電機(jī)測(cè)速用光電編碼 器取得角度位移信號(hào)，配合從伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子軸(主軸)對(duì)位置——零位信號(hào)，通過數(shù)字信號(hào) 處理器計(jì)算并通過智能功率模塊控制伺服電機(jī)精確定位來實(shí)現(xiàn)縫制設(shè)備的上下停針位，不 僅去除了原來縫制設(shè)備與控制器之間復(fù)雜的連接線，使產(chǎn)品簡(jiǎn)單化，而且極大提高了產(chǎn)品 的可靠性，同時(shí)也降低了縫制設(shè)備上下停針裝置的硬件成本，并使停針精度更高，針位調(diào)整 可以直接在操作面板上進(jìn)行，且調(diào)整范圍為0 360° ，使縫制設(shè)備伺服控制系統(tǒng)的應(yīng)用面 更加廣泛。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)電路框圖。 圖2是本實(shí)用新型的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本實(shí)用新型主視方向的分立圖。 圖4是圖3中電機(jī)的右視圖。 圖5是圖3中防塵罩的右視圖。 圖6本實(shí)用新型中編碼盤的主視圖。 圖7是圖6的左視圖。
4[0025] 圖8是本實(shí)用新型中線路板的主視圖。 圖9是圖8的左視圖。 圖10是本實(shí)用新型中安裝板的主視圖。 圖11是圖10的左視圖。
具體實(shí)施方式圖1是本實(shí)施例的系統(tǒng)電路框圖，控制裝置包括數(shù)字信號(hào)處理器1、光耦驅(qū)動(dòng)電路 2、智能功率模塊3、伺服控制器部件4和操作面板5，所述伺服控制器部件4由伺服電機(jī)4-1 和裝在伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子軸4-1-1輸出端上的光電編碼器4-2和零位信號(hào)傳感器4-3組成，它 們的電信號(hào)流向及功能是 數(shù)字信號(hào)處理器l(型號(hào)為TMS320F2801)，用于與操作面板5實(shí)現(xiàn)通訊(通過RXD 和TXD接口 ，采用RX-485標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議)，從操作面板上讀取各個(gè)設(shè)置的位移角度數(shù)值并存于數(shù) 字信號(hào)處理器的片內(nèi)RAM中待用；然后，數(shù)字信號(hào)處理器1通過輸出口 P麗l P麗6輸出交 變脈沖信號(hào)至光耦驅(qū)動(dòng)電路2 ; 光耦驅(qū)動(dòng)電路2主要由6個(gè)高速光耦6N137組成，用于隔離并驅(qū)動(dòng)智能功率模塊 3 ; 智能功率模塊3 (型號(hào)為IRAMX16UP60A)，用于產(chǎn)生交變電流并加于伺服電機(jī)4_1 的繞組，使之旋轉(zhuǎn)。 在伺服控制器部件4中，其中的零位信號(hào)傳感器4-3用于產(chǎn)生零位信號(hào)，它安裝在 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子軸4-l-l的輸出端上，其輸出信號(hào)經(jīng)Isyn UP/DN接口傳至數(shù)字信號(hào)處理器1 ; 同時(shí)，伺服控制器部件4中的光電編碼器4-2產(chǎn)生角度位移信號(hào)，通過DIl、 DI2、 DI3、 QEP1 和QEP2 口輸出反饋給數(shù)字信號(hào)處理器1。 如圖2、圖3、圖4、圖6、圖7、圖8、圖9所示，所述光電編碼器4_2包括裝在伺服電 機(jī)轉(zhuǎn)子軸4-1-1輸出端上的編碼盤4-2-l，該編碼盤的邊緣沿徑向開有180條窄縫，編碼盤 用一軸套4-2-4和螺釘a固定在伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上，編碼盤的外側(cè)通過伺服電機(jī)上的安 裝柱4-4開有U形槽的線路板4-2-2，線路板面向編碼盤一側(cè)裝有四個(gè)光電對(duì)管4-2-3，裝 配完成后編碼盤帶有窄縫邊緣將穿過各光電對(duì)管的光路。 如圖10、圖11所示，所述零位信號(hào)傳感器4-3包括裝在所述線路板4-2-2背面的 一個(gè)霍爾傳感器4-3-1，并且在線路板外側(cè)的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子軸輸出端上用螺釘b同軸安裝 定位片4-3-2，在該定位片上與霍爾傳感器4-3-1相同半徑處安裝一個(gè)磁鋼4-3-3。 為防止工作時(shí)灰塵進(jìn)入到機(jī)器內(nèi)部，在伺服控制器部件4的外面罩一防塵罩4-5， 如圖5所示。 本實(shí)用新型的工作原理是系統(tǒng)初始化，數(shù)字信號(hào)處理器1通過RXD與TXD 口與 操作面板5通訊(通過RX_485標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議)，從操作面板5上讀取各個(gè)設(shè)置的位移角度數(shù)值 并存于數(shù)字信號(hào)處理器的片內(nèi)RAM中待用；初始化完成，數(shù)字信號(hào)處理器1的P麗l P麗6 口輸出交變脈沖信號(hào)，經(jīng)過光耦驅(qū)動(dòng)電路2高速光耦隔離后驅(qū)動(dòng)智能功率模塊3，智能功率 模塊3產(chǎn)生交變電流加于伺服電機(jī)4-l的繞組，使之旋轉(zhuǎn)；伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)裝置于轉(zhuǎn)子軸 4-1-1上的磁感應(yīng)鋁合金定位片4-3-2，當(dāng)磁感應(yīng)鋁合金定位片上的磁鋼4-3-3越過裝置于 線路板4-2-2上的霍爾傳感器4-3-1時(shí)，產(chǎn)生零位信號(hào)，并通過Isyn UP/DN接口傳至數(shù)字信號(hào)處理器l。 伺服電機(jī)4-1旋轉(zhuǎn)的時(shí)帶動(dòng)編碼盤4-2-1旋轉(zhuǎn)，編碼盤上180個(gè)徑向窄縫與光電 對(duì)管4-2-3的共同作用下產(chǎn)生角度位移信號(hào)，并通過DI1、DI2、DI3、QEP1和QEP2 口傳至數(shù) 字信號(hào)處理器1 ;數(shù)字信號(hào)處理器中的運(yùn)算器根據(jù)從DIl DI3、 QEP1和QEP2 口獲得的實(shí) 際角度位移信號(hào)與存于數(shù)字信號(hào)處理器片內(nèi)RAM中的設(shè)定的角度位移數(shù)值作運(yùn)算，當(dāng)差值 為零時(shí)即為設(shè)置的相應(yīng)停針位置，并通過P麗1 P麗6 口 ，經(jīng)過高速光耦隔離后驅(qū)動(dòng)智能功 率模塊3，從而驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)4-1，使之準(zhǔn)確停針。
權(quán)利要求一種縫制設(shè)備上下停針位控制裝置，其特征在于該控制裝置包括數(shù)字信號(hào)處理器(1)、光耦驅(qū)動(dòng)電路(2)、智能功率模塊(3)、伺服控制器部件(4)和操作面板(5)，所述伺服控制器部件(4)由伺服電機(jī)(4-1)和裝在伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子軸(4-1-1)輸出端上的光電編碼器(4-2)和零位信號(hào)傳感器(4-3)組成，其中數(shù)字信號(hào)處理器(1)，用于與操作面板(5)實(shí)現(xiàn)通訊，從操作面板上讀取各個(gè)設(shè)置的位移角度數(shù)值并存于數(shù)字信號(hào)處理器的片內(nèi)RAM中；然后，數(shù)字信號(hào)處理器通過輸出口PWM1～PWM6輸出交變脈沖信號(hào)至光耦驅(qū)動(dòng)電路(2)；光耦驅(qū)動(dòng)電路(2)，用于隔離并驅(qū)動(dòng)智能功率模塊(3)；智能功率模塊(3)，用于產(chǎn)生交變電流并加于伺服電機(jī)(4-1)的繞組上；伺服控制器部件(4)，通過其中的零位信號(hào)傳感器(4-3)產(chǎn)生零位信號(hào)，并經(jīng)Isyn UP/DN接口傳至數(shù)字信號(hào)處理器(1)；同時(shí)，伺服控制器部件中的光電編碼器(4-2)產(chǎn)生角度位移信號(hào)，輸出反饋給數(shù)字信號(hào)處理器(1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫制設(shè)備上下停針位控制裝置，其特征在于所述光電編碼 器(4-2)包括裝在伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子軸(4-1-1)輸出端上的編碼盤(4-2-1)和編碼盤外側(cè)的線 路板(4-2-2)，線路板面向編碼盤一側(cè)裝有一組光電對(duì)管(4-2-3)，編碼盤的邊緣穿過各光 電對(duì)管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的縫制設(shè)備上下停針位控制裝置，其特征在于所述零位信號(hào) 傳感器(4-3)包括裝在所述線路板(4-2-2)背面的一個(gè)霍爾傳感器(4-3-1)，并且在線路板 外側(cè)的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子軸輸出端上同軸安裝定位片(4-3-2)，該定位片上對(duì)應(yīng)于霍爾傳感器 (4-3-1)的半徑上設(shè)有一個(gè)磁鋼(4-3-3)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的縫制設(shè)備上下停針位控制裝置，其特征在于所述光電對(duì)管 (4-2-3)為四個(gè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的縫制設(shè)備上下停針位控制裝置，其特征在于所述編碼盤 (4-2-1)開有180個(gè)徑向窄縫。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的縫制設(shè)備上下停針位控制裝置，其特征在于所述 伺服控制器部件(4)的外面罩有防塵罩(4-5)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種縫制設(shè)備上下停針位控制裝置。本實(shí)用新型目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、成本低、精度高的上下停針位控制裝置。解決該問題的技術(shù)方案是縫制設(shè)備上下停針位控制裝置，其特征在于該控制裝置包括數(shù)字信號(hào)處理器、光耦驅(qū)動(dòng)電路、智能功率模塊、伺服控制器部件和操作面板，所述伺服控制器部件由伺服電機(jī)和裝在伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子軸輸出端上的光電編碼器和零位信號(hào)傳感器組成。本實(shí)用新型可用于電腦化的縫制設(shè)備。
文檔編號(hào)D05B69/24GK201546036SQ20092020031
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者何恬, 李志軍, 杞曉航, 王亞卡, 胡海強(qiáng), 蔣中武, 許偉杰 申請(qǐng)人:杭州勵(lì)磁自動(dòng)化技術(shù)有限公司