CN102041619A - 全自动收放针机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了全自动收放针机，包括有相配套的机头、主控处理器和人机接口部分；主控处理器外接有输出部分和输入部分；主控处理器内置有驱动软件，且驱动软件控制输出部分、输入部分和人机接口部分的分别运行；人机接口部分包括有显示器和按键；独特的变频器设计使机器运行平稳可靠，采用无速度传感器向量技术，控制精确高；根据不同原料、不同编幅，在编织时有6种速度可供选择，并且在机头返程时能自动降速换向，具有换向冲击小的特点，使机器运行更加平稳可靠；采用光电编码器实现全闭环的机头位置控制；既可明收又能暗收的自动收针系统，由机械、配套电机、控制电路及软件共同构成。

Description

全自动收放针机

技术领域

本发明涉及针织机械的技术领域，特别涉及一种全自动收放针机。

背景技术

随着我国的针织企业在规模化、专业化、品牌化方面的发展，针织产品从内到外的发展空间都在增大，针织行业也成为正处在一个兴旺发达新阶段的行业。

针织行业的迅速发展推动了电脑横机行业的发展，早在2006年，中国市场对于电脑横机的需求量就已经达到了全球总需求量的70％，未来三年整个市场年需求量将达到300亿元，但同时，由于国内很多针织企业尤其是东南沿海针织企业，基本以为世界名牌进行贴牌加工为主要生产经营方式，同时部分企业还在使用相对落后的手摇横机和半自动横机，在劳动力成本上升、原材料价格波动等多种因素的冲击和影响下，电脑横机仍是企业提升竞争力的重要装备力量。

全自动大电脑横机无疑是自动化工业大生产的又一进步，科技含量高、制造工艺难度大、装备及结构复杂等等，所有这些都使得大电脑横机的成本一直居高不下。由于价格昂贵，许多厂家推出了半自动电脑横机，但整体自动化程度较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种调节精度高、运行平稳、实现闭环控制、生产效率高、劳动强度低及编织花样性好的全自动收放针机。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：全自动收放针机，包括有相配套的机头、主控处理器和人机接口部分，机头配装有移床电机、主电机、机头三角电磁铁、加针组合块、收针组合块、换纱电磁铁和卷布电机；主控处理器外接有输出部分和输入部分；主控处理器内置有驱动软件，且驱动软件控制输出部分、输入部分和人机接口部分的分别运行；输出部分包括有移床输出模块、机头运动控制模块、三角输出模块、加针输出模块、收针输出模块、换纱模块和卷布电机输出模块，并分别控制机头上的移床电机、主电机、机头三角电磁铁、加针组合块、收针组合块、换纱电磁铁和卷布电机的运行；输入部分包括有故障信号、限位开关信号、感应器检测信号、操纵开关信号和编码器信号；人机接口部分包括有显示器和按键。

采取的措施还包括：

上述的故障信号包括有挑线故障、边纱故障、撞针故障和倒卷布故障，且经主控处理器控制输出部分的停止运行。

上述的主控处理器连接有报警蜂鸣器和显示器；上述的故障信号经主控处理器处理后控制报警蜂鸣器的启用和故障信息在显示器上的显示。

上述的限位开关信号包括有机头左限位、右限位输入和移床限位输入；上述的感应器检测信号包括有移床检测输入、丝杠检测输入、摇臂检测输入和减针检测输入；上述的操纵开关信号包括有停止开关信号、运行开关信号和点动开关信号；上述的编码器信号控制机头运行位置的检测。

上述的移床电机采用直流24伏电源驱动，且具有至少八段移动位置；上述的主电机由变频器控制，并具有六段速度输出功能；上述的三角输出模块通过同步电机正反转、机头三角电磁铁的吸合完成三角动作的组合，上述的三角动作包括有满针、集圈、高成、高集、低成、低集、空针。

上述的加针组合块包括有四路加针电磁铁和加针丝杠电机，运行时通过加针丝杠电机确定加针位置，再通过四路加针电磁铁完成加针动作。

上述的收针组合块包括有收针丝杠电机和摇臂，运行时通过收针丝杠电机和摇臂确定收针位置，再通过收针电机控制收针、移圈动作；上述的换纱模块通过换纱电磁铁的吸合完成更换纱嘴的动作。

上述的显示器采用320乘以240点阵的图形液晶；上述的按键包括有数字键、方向键、功能键和确认键。

上述的主控处理器内置的驱动软件包括有主程序模块、键盘扫描模块、键码处理模块、液晶显示模块、存储模块、花样复制模块、步进电机控制模块、变频器控制模块、掉电保护模块和输入检测模块。

上述的主程序模块完成系统初始化和运行循环体；上述的键盘扫描模块在定时/计数器T0中断中调用，每20ms扫描一次键盘；上述的键盘布局4乘以15，并分为功能键和输出选择键两部分；上述的键码处理模块根据键盘扫描所得键码值进行功能的分配和处理；上述的液晶显示模块通过判断当前工作状态更新显示的内容，分为运行、编程、参数、检测、档案五个显示模块；上述的存储模块进行内外工作卡的选择，在选择了外卡，且外卡不存在时，则自动转入内卡运行；模拟I2C读写子程序通过MCU的两个I/O口模拟I2C总线时序进行读写操作。

上述的花样复制模块把花样中某一块程序从一个区域复制到另外一个区域；上述的步进电机控制模块在定时/计数器T2中断中，根据当前步左右移设定的脉冲数目控制步进电机转动的方向和角度；上述的变频器控制模块通过判断当前工作状态控制电机的启动、停止、速度和方向；上述的掉电保护模块在外部中断0里完成，负责当前步数、产量及电机方向的保存工作；上述的输入检测模块在定时计数器T0中断中，每1ms对外部的计步感应、故障信号、电机的启停信号进行检测，设置对应的标志位。

与现有技术相比，本发明包括有相配套的机头、主控处理器和人机接口部分，主控处理器外接有输出部分和输入部分；主控处理器内置有驱动软件，且驱动软件控制输出部分、输入部分和人机接口部分的分别运行；输出部分包括有移床输出模块、机头运动控制模块、三角输出模块、加针输出模块、收针输出模块、换纱模块和卷布电机输出模块，并分别控制机头上的移床电机、主电机、机头三角电磁铁、加针组合块、收针组合块、换纱电磁铁和卷布电机的运行；输入部分包括有故障信号、限位开关信号、感应器检测信号、操纵开关信号和编码器信号；人机接口部分包括有显示器和按键。本发明的优点在于：独特的变频器设计使机器运行平稳可靠，采用无速度传感器向量技术，控制输出电压和频率来改变交流马达运转速度的一种电力转换器，仅靠电流传感器，精确侦测出三相输出交流电流信号及相位角度的变化，以无感向量计算方式，自动修正频率，以达到负载变动时马达转速固定之效果；根据不同原料、不同编幅，在编织时有6种速度可供选择，并且在机头返程时能自动降速换向，具有换向冲击小的特点，使机器运行更加平稳可靠；采用光电编码器实现全闭环的机头位置控制，采用旋转式位置传感器，随电机一起转动，将转轴的角位移转换成二进制编码或一串脉冲；而电机传动齿轮始终与连接机头的同步齿形带保持啮合，保证了横机机头和床身的相对位置；编码器的信号经过电路整形接入主控单片机的计数器，经过单片机的计数，得出当前机头位置，单片机控制程序根据当前机头位置进一步执行下一步指令和任务；即可明收又能暗收的自动收针系统，由机械、配套电机、控制电路及软件共同构成；自动收针装置的机械部分由收针装置、横移机构和摆动机构组成；收针装置内设的推针板、刮针板、收针头、退针板等的上下运动由凸轮摇杆机构驱动；横移机构驱动收针装置平行于针床的平移；摆动机构驱动收针装置进入或退出工作位置；从而取出套于需要收针的旧针针钩内的线圈，将线圈套入新针的针钩中，实现移圈收针，再将所收旧针退出编织工位。

附图说明

图1是本发明实施例的组织连接示意图；

图2是图1中加针组合块的组织示意图；

图3是图1中收针组合块的组织示意图；

图4是本发明实施例中加针动作的程序流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图4所示，本发明实施例，全自动收放针机，包括有相配套的机头、主控处理器和人机接口部分，机头配装有移床电机、主电机、机头三角电磁铁、加针组合块、收针组合块、换纱电磁铁和卷布电机；主控处理器外接有输出部分和输入部分；主控处理器内置有驱动软件，且驱动软件控制输出部分、输入部分和人机接口部分的分别运行；输出部分包括有移床输出模块、机头运动控制模块、三角输出模块、加针输出模块、收针输出模块、换纱模块和卷布电机输出模块，并分别控制机头上的移床电机、主电机、机头三角电磁铁、加针组合块、收针组合块、换纱电磁铁和卷布电机的运行；输入部分包括有故障信号、限位开关信号、感应器检测信号、操纵开关信号和编码器信号；人机接口部分包括有显示器和按键。

一、输入部分：

1)、各类故障信号输入：有挑线故障、边纱故障、撞针故障、倒卷布等故障，在运行中发生上述故障中的任何一种，机器会自动停止运行，液晶显示器显示发生的故障类型，且报警蜂鸣器报警提醒用户处理故障。

2)、各类限位开关信号输入：包括机头左限位、右限位输入，移床限位输入。

3)、各类感应器检测信号输入：包括移床检测输入、丝杠检测输入、摇臂检测输入、减针检测输入。

4)、停止、运行、点动开关信号输入：在待机状态下，进入运转界面，才允许机器启动，按下运行开关，机器先以最慢速度运行半转左右，再以设程设定的速度运行，按下点动开关，机器以最慢的速度运行，放开点动开关，机器停止，在运行状态下按下停止开关，机器停止运行。

5)编码器信号输入：用来精确检测机头运行位置，即针数。

二、输出部分：

1)、移床电机：24V直流电机控制，可正反转，共八段可以移动，最多可以移动七针的针床位置。

2)、主电机：变频器控制，共有六段速度输出，可根据编织工艺要求调整变频器的频率，达到各种不同速度的需求。

3)、三角控制输出：根据工艺单要求，在规定的转数，通过同步电机正反转、磁保持电磁铁的吸合完成各类三角动作的组合。包括：满针、集圈、高成、高集、低成、低集、空针等三角动作。

4)、加针控制输出：加针组合块包括有四路加针电磁铁和加针丝杠电机，运行时通过加针丝杠电机确定加针位置，再通过四路加针电磁铁完成加针动作。

5)、收针控制输出：收针组合块包括有收针丝杠电机和摇臂，运行时通过收针丝杠电机和摇臂确定收针位置，再通过收针电机控制收针、移圈动作。

6)、换纱控制输出：根据工艺单的要求在规定的转数，通过换纱磁保持电磁铁的吸合完成更换纱嘴的动作。

7)、卷布电机输出：在运行状态下可根据织物的要求选择选择不同的卷布速度，卷布电机在左开针、右开针反向的时候输出，卷布时间可在参数界面里调节(范围0-99)，以达到最佳的织布效果。

8)、运行、故障指示灯输出：在运行状态下，运行指示灯亮，表示机器正常运行；当出现故障时，故障指示灯亮，表示机器出现故障，提醒用户处理。

三、人机接口：

1)、显示器：采用320乘以240点阵的图形液晶，显示编程，运行时的各种信息。

2)、按键：包括数字键、方向键、功能键以及确认键。

四、驱动软件构成：

1)主程序模块：主程序完成系统初始化和运行循环体。

2)键盘扫描模块：键盘扫描子程序在定时/计数器T0中断中调用，每20ms扫描一次键盘，键盘布局4乘以15分为功能键和输出选择键两部分。

3)键码处理模块：键码处理子程序根据键盘扫描所得键码值进行功能的分配和处理。

4)液晶显示模块：液晶显示模块通过判断当前工作状态更新显示的内容，分为运行、编程、参数、检测、档案五个显示模块。

5)存储模块：花样数据存储可进行内外工作卡的选择。若选择了外卡，但外卡不存在，则自动转入内卡运行，内卡是永远存在的；模拟I2C读写子程序通过MCU的两个I/O口模拟I2C总线时序进行读写操作。

6)花样复制模块：把花样中某一块的任意多步程序从一个区域复制到另外一个区域，也可包括源区域。它本身是一和覆盖，而不是插入操作。

7)步进电机控制模块：步进电机控制子程序在定时/计数器T2中断中，根据当前步左右移设定的脉冲数目控制步进电机转动的方向和角度。

8)变频器控制模块：变频器控制子程序的任务是通过判断当前工作状态控制电机的启动、停止、速度和方向。

9)掉电保护模块：掉电保护子程序在外部中断0里完成，负责当前步数、产量及电机方向的保存工作。

10)输入检测模块：输入检测子程序在定时/计数器T0中断中，每1ms对外部的计步感应、故障信号、电机的启停信号进行检测，设置对应的标志位。

五、本发明实施例的实现功能论述如下：

1)、采用光电编码器控制机头的正反转，主电机采用变频器6段速平稳控制。

2)、卷布减速电机采用电压移相控制，调节精度高，运行平稳。

3)、可实现自动加针、自动减针、自动翻针、自动起头、自动连片等功能。

4)、可实现单平、罗纹、罗纹圆筒、圆筒、记号、平收等编织工艺要求。

5)、可实现多种故障报警停车：撞针、探针、边线、天线、落布、倒卷布。

6)、具有多种保护功能，可实现断路、短路、过压、过流等保护。

7)、可单独对系统各I/O模块进行模拟控制，方便检测及维修。

8)、可实现中英文菜单切换。

六、本发明的优点在于：

1、独特的变频器设计使机器运行平稳可靠：为本产品专门设计的变频器，采用无速度传感器向量技术，控制输出电压和频率来改变交流马达运转速度的一种电力转换器，仅靠电流传感器，精确侦测出三相输出交流电流信号及相位角度的变化，以无感向量计算方式，自动修正频率，以达到负载变动时马达转速固定之效果；相对于传统的V/F变频器，该变频器不仅于马达低速运转时提供更大的转矩，而且可自动补偿高负载时马达的转速变动，频率范围3HZ至50HZ实时可调；频率分辨率为0.1HZ；6条U-F曲线可选择，从而满足了横机控制的各种要求。

根据不同原料、不同编幅，在编织时有6种速度可供选择，并且在机头返程时能自动降速换向，具有换向冲击小的特点，使机器运行更加平稳可靠；减轻工人劳动强度，提高劳动生产力和产品质量，大幅度减少产品的出疵率。

2、采用光电编码器实现全闭环的机头位置控制：采用光电编码器是一种旋转式位置传感器，它的转轴与主电机转轴连接，随着电机一起转动，它能将转轴的角位移转换成二进制编码或一串脉冲；而电机传动齿轮始终与连接机头的同步齿形带保持啮合，保证了横机机头和床身的相对位置；编码器的信号经过电路整形接入主控单片机的计数器，经过单片机的计数，得出当前机头位置，单片机控制程序根据当前机头位置进一步执行下一步指令和任务；这样就形成了全闭环的机头位置控制。

在编织的过程中，衣片的编幅是经常变化的，在这种需要频繁改变机头行程的场合，用光电编码器代替接近开关，只要在软件上修改参数值就可调节行程，这给用户的使用带来一定的方便；光电编码器可以准确检测机头运动位置，自动扩幅、自动缩幅都可以根据工艺单的需求通过控制程序自动完成，极大提高了生产效率。

3、即可明收又能暗收的自动收针系统：自动收针系统由机械、配套电机、控制电路及软件共同构成；自动收针装置的机械部分由收针装置、横移机构和摆动机构组成；收针装置内设的推针板、刮针板、收针头、退针板等的上下运动由凸轮摇杆机构驱动；横移机构驱动收针装置平行于针床的平移；摆动机构驱动收针装置进入或退出工作位置；从而取出套于需要收针的旧针针钩内的线圈，将线圈套入新针的针钩中，实现移圈收针，再将所收旧针退出编织工位。

可以根据设计者预先设定好的衣片花样和款式自动完成衣片的编织；在编织的过程中，自动完成收针和放针，改变衣片的编幅；可以前、后床的织针同时编织，也可以分别编织；在编幅内的每枚织针都能够按照预定的工作要求，完成后一个编织、集圈或浮线，通过改变编织时不同的纱嘴纱线，丰富衣片的色彩；主用应用于衣片的编织成型也用于服装附件、围巾、帽子等。

本发明的最佳实施例已被阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (10)

1.全自动收放针机，包括有相配套的机头、主控处理器和人机接口部分，所述的机头配装有移床电机、主电机、机头三角电磁铁、加针组合块、收针组合块、换纱电磁铁和卷布电机；所述的主控处理器外接有输出部分和输入部分；其特征是：所述的主控处理器内置有驱动软件，且驱动软件控制输出部分、输入部分和人机接口部分的分别运行；所述的输出部分包括有移床输出模块、机头运动控制模块、三角输出模块、加针输出模块、收针输出模块、换纱模块和卷布电机输出模块，并分别控制机头上的移床电机、主电机、机头三角电磁铁、加针组合块、收针组合块、换纱电磁铁和卷布电机的运行；所述的输入部分包括有故障信号、限位开关信号、感应器检测信号、操纵开关信号和编码器信号；所述的人机接口部分包括有显示器和按键。

2.根据权利要求1所述的全自动收放针机，其特征是：所述的故障信号包括有挑线故障、边纱故障、撞针故障和倒卷布故障，且经主控处理器控制输出部分的停止运行。

3.根据权利要求2所述的全自动收放针机，其特征是：所述的主控处理器连接有报警蜂鸣器和显示器；所述的故障信号经主控处理器处理后控制报警蜂鸣器的启用和故障信息在显示器上的显示。

4.根据权利要求1所述的全自动收放针机，其特征是：所述的限位开关信号包括有机头左限位、右限位输入和移床限位输入；所述的感应器检测信号包括有移床检测输入、丝杠检测输入、摇臂检测输入和减针检测输入；所述的操纵开关信号包括有停止开关信号、运行开关信号和点动开关信号；所述的编码器信号控制机头运行位置的检测。

5.根据权利要求1所述的全自动收放针机，其特征是：所述的移床电机采用直流24伏电源驱动，且具有至少八段移动位置；所述的主电机由变频器控制，并具有六段速度输出功能；所述的三角输出模块通过同步电机正反转、机头三角电磁铁的吸合完成三角动作的组合，所述的三角动作包括有满针、集圈、高成、高集、低成、低集、空针。

6.根据权利要求1所述的全自动收放针机，其特征是：所述的加针组合块包括有四路加针电磁铁和加针丝杠电机，运行时通过加针丝杠电机确定加针位置，再通过四路加针电磁铁完成加针动作。

7.根据权利要求1所述的全自动收放针机，其特征是：所述的收针组合块包括有收针丝杠电机和摇臂，运行时通过收针丝杠电机和摇臂确定收针位置，再通过收针电机控制收针、移圈动作；所述的换纱模块通过换纱电磁铁的吸合完成更换纱嘴的动作。

8.根据权利要求1所述的全自动收放针机，其特征是：所述的显示器采用320乘以240点阵的图形液晶；所述的按键包括有数字键、方向键、功能键和确认键。

9.根据权利要求1所述的全自动收放针机，其特征是：所述的主控处理器内置的驱动软件包括有主程序模块、键盘扫描模块、键码处理模块、液晶显示模块、存储模块、花样复制模块、步进电机控制模块、变频器控制模块、掉电保护模块和输入检测模块。

10.根据权利要求9所述的全自动收放针机，其特征是：所述的主程序模块完成系统初始化和运行循环体；所述的键盘扫描模块在定时/计数器T0中断中调用，每20ms扫描一次键盘；所述的键盘布局4乘以15，并分为功能键和输出选择键两部分；所述的键码处理模块根据键盘扫描所得键码值进行功能的分配和处理；所述的液晶显示模块通过判断当前工作状态更新显示的内容，分为运行、编程、参数、检测、档案五个显示模块；所述的存储模块进行内外工作卡的选择，在选择了外卡，且外卡不存在时，则自动转入内卡运行；模拟I2C读写子程序通过MCU的两个I/O口模拟I2C总线时序进行读写操作；

所述的花样复制模块把花样中某一块程序从一个区域复制到另外一个区域；所述的步进电机控制模块在定时/计数器T2中断中，根据当前步左右移设定的脉冲数目控制步进电机转动的方向和角度；所述的变频器控制模块通过判断当前工作状态控制电机的启动、停止、速度和方向；所述的掉电保护模块在外部中断0里完成，负责当前步数、产量及电机方向的保存工作；所述的输入检测模块在定时计数器T0中断中，每1ms对外部的计步感应、故障信号、电机的启停信号进行检测，设置对应的标志位。

Images