專利名稱：縫制設備上下停針位控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及縫制設備領域，尤其是一種縫制設備上下停針位控制裝置。適用
于電腦化的縫制設備。
背景技術：
當前市場上，電腦化的縫制設備已經(jīng)越來越多，這類設備一般由伺服電機，伺服控 制器，上下停針定位裝置，操作面板等組成。以實現(xiàn)高速啟停，精確上下停針，簡單編程等功 能。 目前，幾乎所有的縫制設備伺服控制系統(tǒng)都帶有的操作面板，可以實現(xiàn)簡單的編 程與系統(tǒng)運行參數(shù)修改的功能。而要實現(xiàn)上下停針這個功能，則需電腦控制系統(tǒng)根據(jù)安裝 在縫制設備主軸上的上下停針定位裝置來感知主軸的位置，再配合電機上的編碼器，來得 到機針的實際位置。 縫制設備主軸上的傳感設備最常用的有兩種第一種是光電式，通過在縫制設備 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來得到絕對位置。這兩種方式都有相對的局限性，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，多次試 驗后才能找到正確的停針位置；其次是調(diào)整范圍有限，為了保證機械強度，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 的車針定位裝置(CN200620141598. 7)等，均采用了給每個停針位置在機頭或者電機上安 裝一個固定的檢測裝置(光電式或電磁式)來分別檢測位置，實現(xiàn)上下停針位，其調(diào)整方式 只能是機械式的調(diào)整。 縫制設備伺服控制系統(tǒng)的編碼器在電機控制系統(tǒng)中有二個作用一是檢測電機定 子與轉(zhuǎn)子的相對位置，二是檢測電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度。而在電機上一般使用由一組光中斷 器和一金屬編碼盤構成的光電編碼器來取得速度與位置信號，在電機轉(zhuǎn)子軸上固連一個沿 周邊均布有多個徑向窄縫的編碼盤，將一對光電編碼對管分別設置在該編碼盤的上下兩側 并對準窄縫，由電機控制器從該光電編碼對管得到正交的A、 B兩路脈沖信號，再通過數(shù)字 信號處理器(DSP)或微程序控制器(MCU)的正交編碼接口 (QEI)進行數(shù)據(jù)處理，從而得到 電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子和定子的相對位置，將這個相對位置與安裝于縫制設備主軸上的上下停 針信號傳感器相互配合，從而實現(xiàn)精確的上下停針功能。

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

圖1是本實用新型的系統(tǒng)電路框圖。 圖2是本實用新型的機械結構圖。 圖3是本實用新型主視方向的分立圖。 圖4是圖3中電機的右視圖。 圖5是圖3中防塵罩的右視圖。 圖6本實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是本實用新型中安裝板的主視圖。 圖11是圖10的左視圖。
具體實施方式圖1是本實施例的系統(tǒng)電路框圖，控制裝置包括數(shù)字信號處理器1、光耦驅(qū)動電路 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4-1 和裝在伺服電機轉(zhuǎn)子軸4-1-1輸出端上的光電編碼器4-2和零位信號傳感器4-3組成，它 們的電信號流向及功能是 數(shù)字信號處理器l(型號為TMS320F2801)，用于與操作面板5實現(xiàn)通訊(通過RXD 和TXD接口 ，采用RX-485標準協(xié)議)，從操作面板上讀取各個設置的位移角度數(shù)值并存于數(shù) 字信號處理器的片內(nèi)RAM中待用；然后，數(shù)字信號處理器1通過輸出口 P麗l P麗6輸出交 變脈沖信號至光耦驅(qū)動電路2 ; 光耦驅(qū)動電路2主要由6個高速光耦6N137組成，用于隔離并驅(qū)動智能功率模塊 3 ; 智能功率模塊3 (型號為IRAMX16UP60A)，用于產(chǎn)生交變電流并加于伺服電機4_1 的繞組，使之旋轉(zhuǎn)。 在伺服控制器部件4中，其中的零位信號傳感器4-3用于產(chǎn)生零位信號，它安裝在 伺服電機轉(zhuǎn)子軸4-l-l的輸出端上，其輸出信號經(jīng)Isyn UP/DN接口傳至數(shù)字信號處理器1 ; 同時，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，通過DIl、 DI2、 DI3、 QEP1 和QEP2 口輸出反饋給數(shù)字信號處理器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固定在伺服電機的轉(zhuǎn)子軸上，編碼盤的外側通過伺服電機上的安 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裝有四個光電對管4-2-3，裝 配完成后編碼盤帶有窄縫邊緣將穿過各光電對管的光路。 如圖10、圖11所示，所述零位信號傳感器4-3包括裝在所述線路板4-2-2背面的 一個霍爾傳感器4-3-1，并且在線路板外側的伺服電機轉(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磁鋼4-3-3。 為防止工作時灰塵進入到機器內(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。 本實用新型的工作原理是系統(tǒng)初始化，數(shù)字信號處理器1通過RXD與TXD 口與 操作面板5通訊(通過RX_485標準協(xié)議)，從操作面板5上讀取各個設置的位移角度數(shù)值 并存于數(shù)字信號處理器的片內(nèi)RAM中待用；初始化完成，數(shù)字信號處理器1的P麗l P麗6 口輸出交變脈沖信號，經(jīng)過光耦驅(qū)動電路2高速光耦隔離后驅(qū)動智能功率模塊3，智能功率 模塊3產(chǎn)生交變電流加于伺服電機4-l的繞組，使之旋轉(zhuǎn)；伺服電機旋轉(zhuǎn)帶動裝置于轉(zhuǎn)子軸 4-1-1上的磁感應鋁合金定位片4-3-2，當磁感應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，產(chǎn)生零位信號，并通過Isyn UP/DN接口傳至數(shù)字信號處理器l。 伺服電機4-1旋轉(zhuǎn)的時帶動編碼盤4-2-1旋轉(zhuǎn)，編碼盤上180個徑向窄縫與光電 對管4-2-3的共同作用下產(chǎn)生角度位移信號，并通過DI1、DI2、DI3、QEP1和QEP2 口傳至數(shù) 字信號處理器1 ;數(shù)字信號處理器中的運算器根據(jù)從DIl DI3、 QEP1和QEP2 口獲得的實 際角度位移信號與存于數(shù)字信號處理器片內(nèi)RAM中的設定的角度位移數(shù)值作運算，當差值 為零時即為設置的相應停針位置，并通過P麗1 P麗6 口 ，經(jīng)過高速光耦隔離后驅(qū)動智能功 率模塊3，從而驅(qū)動伺服電機4-1，使之準確停針。
權利要求一種縫制設備上下停針位控制裝置，其特征在于該控制裝置包括數(shù)字信號處理器(1)、光耦驅(qū)動電路(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(4-1)和裝在伺服電機轉(zhuǎn)子軸(4-1-1)輸出端上的光電編碼器(4-2)和零位信號傳感器(4-3)組成，其中數(shù)字信號處理器(1)，用于與操作面板(5)實現(xiàn)通訊，從操作面板上讀取各個設置的位移角度數(shù)值并存于數(shù)字信號處理器的片內(nèi)RAM中；然后，數(shù)字信號處理器通過輸出口PWM1～PWM6輸出交變脈沖信號至光耦驅(qū)動電路(2)；光耦驅(qū)動電路(2)，用于隔離并驅(qū)動智能功率模塊(3)；智能功率模塊(3)，用于產(chǎn)生交變電流并加于伺服電機(4-1)的繞組上；伺服控制器部件(4)，通過其中的零位信號傳感器(4-3)產(chǎn)生零位信號，并經(jīng)Isyn UP/DN接口傳至數(shù)字信號處理器(1)；同時，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，輸出反饋給數(shù)字信號處理器(1)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的縫制設備上下停針位控制裝置，其特征在于所述光電編碼 器(4-2)包括裝在伺服電機轉(zhuǎn)子軸(4-1-1)輸出端上的編碼盤(4-2-1)和編碼盤外側的線 路板(4-2-2)，線路板面向編碼盤一側裝有一組光電對管(4-2-3)，編碼盤的邊緣穿過各光 電對管。
3. 根據(jù)權利要求2所述的縫制設備上下停針位控制裝置，其特征在于所述零位信號 傳感器(4-3)包括裝在所述線路板(4-2-2)背面的一個霍爾傳感器(4-3-1)，并且在線路板 外側的伺服電機轉(zhuǎn)子軸輸出端上同軸安裝定位片(4-3-2)，該定位片上對應于霍爾傳感器 (4-3-1)的半徑上設有一個磁鋼(4-3-3)。
4. 根據(jù)權利要求2所述的縫制設備上下停針位控制裝置，其特征在于所述光電對管 (4-2-3)為四個。
5. 根據(jù)權利要求2所述的縫制設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個徑向窄縫。
6. 根據(jù)權利要求1或2或3所述的縫制設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)。
專利摘要本實用新型涉及一種縫制設備上下停針位控制裝置。本實用新型目的是提供一種結構簡單、性能可靠、成本低、精度高的上下停針位控制裝置。解決該問題的技術方案是縫制設備上下停針位控制裝置，其特征在于該控制裝置包括數(shù)字信號處理器、光耦驅(qū)動電路、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和裝在伺服電機轉(zhuǎn)子軸輸出端上的光電編碼器和零位信號傳感器組成。本實用新型可用于電腦化的縫制設備。
文檔編號D05B69/24GK201546036SQ20092020031
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權日2009年11月9日
發(fā)明者何恬, 李志軍, 杞曉航, 王亞卡, 胡海強, 蔣中武, 許偉杰 申請人:杭州勵磁自動化技術有限公司