CN201130311Y - 一种高速独立绗缝机的计算机控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于纺织缝纫行业中绗缝机的自动控制装置，特别适用于高速独立绗缝机的计算机自动控制。它属于缝纫设备技术领域。本实用新型包括工控机部件、变频器部件、X轴伺服电机控制器部件及Y轴伺服电机控制器部件，该装置还包括运动控制器部件、旋转编码器部件、输入部件和执行部件，运动控制器部件分别与工控机部件、旋转编码器部件、输入部件、执行部件、变频器部件、X轴伺服电机控制器部件及Y轴伺服电机控制器部件通过连线相连接。本实用新型结构简单、可靠性高、绗缝的工作速度快、效率高、使用方便。

Description

一种高速独立绗缝机的计算机控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种适用于纺织缝纫行业中绗缝机的自动控制装置，特别适用于高速独立绗缝机的计算机自动控制。它属于缝纫设备技术领域。

背景技术

绗缝机是目前广泛使用的纺织缝纫设备之一，利用计算机的自动控制，绗缝机在床垫，布料，床罩等各种产品的加工方面有着非常广泛的应用。绗缝机在计算机系统的控制下，能准确无误的处理按坐标所编制的包括独立图案的各种复杂绗缝图案花样。目前已有的绗缝机的计算机控制装置主要是以工控机为核心，配合运动卡、步进电机或伺服电机及变频器等部件控制绣框、卷布机构及针架的运行动作，以达到缝制相应绗缝图案花样的目的。

传统的以工控机为核心的绗缝机计算机控制装置存在以下问题：1、由工控机的硬软件体系结构所决定，控制装置的工作可靠性不高；2、由运动卡的输出形式所限，驱动的伺服电机数量较少，无法实现要求多伺服电机配合的更复杂的绗缝动作；3、由工控机的计算资源有限，绗缝的速度难以继续提高，也不能实现在绗缝的同时，进行绗缝图案花样的制作，等等。这些问题限制了绗缝机工作效率的进一步提高。

发明内容

本实用新型的目的就在于克服和避免已有技术的缺点和不足，而提供一种新型的高速独立绗缝机的计算机控制装置，该装置能够实现多伺服电机配合的复杂图案花样的绗缝和高速、高可靠性及高效率地工作。

本实用新型解决其技术问题所采用的主要技术措施是：摒弃现有的以工控机为核心的绗缝机计算机控制装置的结构模式，而采用以运动控制器为核心，以工控机为辅的控制结构模式。本实用新型通过引入运动控制器提高了控制装置的实时控制能力，可通过实时控制多台伺服电机联动，实现复杂图案花样的绗缝动作，并充分利用工控机和运动控制器的计算能力，让它们以并行的方式协同工作，使绗缝机的工作速度和效率得以提高。另外由于运动控制器能在恶劣的工业环境中可靠的工作，避免了现有的以工控机为核心的计算机控制装置由于外界干扰或操作不当可能出现的死机现象，从而大幅度提高了整个计算机控制装置的可靠性。本实用新型结构简单、使用方便、针对性强、效果显著。

本实用新型是采用以下技术措施来实现其发明目的的。

一种高速独立绗缝机的计算机控制装置，它包括工控机部件、变频器部件、X轴伺服电机控制器部件及Y轴伺服电机控制器部件，该装置还包括运动控制器部件、旋转编码器部件、输入部件和执行部件，运动控制器部件分别与工控机部件、旋转编码器部件、输入部件、执行部件、变频器部件、X轴伺服电机控制器部件及Y轴伺服电机控制器部件通过连线相连接。

所述的运动控制器部件通过高速脉冲计数输入连接用于检测针架位置的旋转编码器部件；该运动控制器部件通过通讯方式或网络与用于连接控制针架电机的变频器部件相连接；运动控制器部件通过高速运动网络与用于连接控制X轴伺服电机的X轴伺服电机控制器部件相连接；运动控制器部件通过高速运动网络与用于连接控制Y轴伺服电机的Y轴伺服电机控制器部件相连接；运动控制器部件与检测指示绗缝机工作状态的输入部件相连接，运动控制器部件与控制绗缝机辅助动作的执行部件相连接。

所述的输入部件为操作按钮和工作状态信号组件。所述的执行部件为继电器、指示灯和电磁阀组件。

所述的运动控制器部件为各种形式的运动控制器，它可选用如德国西门子公司的CPU317T-2DP、日本三菱公司的Q172CPUN或日本安川公司的MP2300。所述的旋转编码器部件为各种形式的旋转编码器，它可选用图尔克旋转编码器或欧姆龙旋转编码器。所述的变频器部件可选用西门子变频器或富士变频器。

所述的连接控制X轴伺服电机的X轴伺服电机控制器部件为1-10个通过高速运动网络连接运动控制器部件的伺服电机控制器。

所述的连接控制Y轴伺服电机的Y轴伺服电机控制器部件为1-10个通过高速运动网络连接运动控制器部件的伺服电机控制器。

所述的运动控制器部件通过用于传输指令和状态的RS232、RS485通信连接方式或高速运动网络的连接形式与工控机部件、变频器部件、X轴伺服电机控制器部件、Y轴伺服电机控制器部件、旋转编码器部件、输入部件和执行部件相连接。

本实用新型结构简单、可靠性高、绗缝的工作速度快、效率高、使用方便。

附图说明

图1为本实用新型的产品结构正面立体视图。

图2为本实用新型的产品结构背面立体视图。

图3为本实用新型的部件连接关系示意图。

图4为工控机部件连接示意图。

图5为运动控制器部件连接示意图。

图6为输入组件连接示意图。

图7为旋转编码器部件连接示意图。

图8为执行组件连接示意图。

图9为变频器部件连接示意图。

图10为针架驱动电机部件连接示意图。

图11为X轴伺服电机控制器和X轴伺服电机组件连接示意图。

图12为Y轴伺服电机控制器和Y轴伺服电机组件连接示意图。

如图所示，其中1为工控机部件；2为运动控制器部件；3为操作按钮和工作状态信号组件；4为旋转编码器部件；5为继电器、指示灯和电磁阀组件；6为变频器部件；7为针架电机部件；8为X轴伺服电机控制器组件；9为X轴伺服电机组件；10为Y轴伺服电机控制器组件；11为Y轴伺服电机组件。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型是一种高速独立绗缝机的计算机控制装置，它包括工控机部件1、变频器部件6、X轴伺服电机控制器部件8及Y轴伺服电机控制器部件10，该装置还包括运动控制器部件2、旋转编码器部件4、输入部件3和执行部件5，运动控制器部件2分别与工控机部件1、旋转编码器部件4、输入部件3、执行部件5、变频器部件6、X轴伺服电机控制器部件8及Y轴伺服电机控制器部件10通过连线相连接。

所述的运动控制器部件2通过高速脉冲计数输入连接用于检测针架位置的旋转编码器部4；该运动控制器部件2通过通信方式或高速运动网络连线与用于连接控制针架电机的变频器部件6相连接；运动控制器部件2通过高速运动网络与用于连接控制X轴伺服电机8的X轴伺服电机控制器部件9相连接；运动控制器部件2通过高速运动网络与用于连接控制Y轴伺服电机11的Y轴伺服电机控制器部件10相连接；运动控制器部件2与检测指示绗缝机工作状态的输入部件3相连接，运动控制器部件2与控制绗缝机辅助动作的执行部件5相连接。

所述的输入部件3为操作按钮和工作状态信号组件。所述的执行部件5为继电器、指示灯和电磁阀组件。

所述的运动控制器部件2为各种形式的运动控制器，它可选用如德国西门子公司的CPU317T-2DP、日本三菱公司的Q172CPUN或日本安川公司的MP2300。所述的旋转编码器部件4为各种形式的旋转编码器，它可选用图尔克旋转编码器或欧姆龙旋转编码器。所述的变频器部件6可选用西门子变频器或富士变频器。

所述的连接控制X轴伺服电机9的X轴伺服电机控制器部件8为通过高速运动网络连接运动控制器部件的伺服电机控制器。

所述的连接控制Y轴伺服电机11的Y轴伺服电机控制器部件10为通过高速运动网络连接运动控制器部件的伺服电机控制器。

所述的运动控制器部件2通过RS232、RS485通信连接方式或网络的连接形式与工控机部件1、变频器部件6、X轴伺服电机控制器部件8、Y轴伺服电机控制器部件10、旋转编码器部件4、输入部件3和执行部件5相连接。

结合附图详细描述如下：

图1和图2是本实用新型描述的高速独立绗缝机计算机控制装置的产品外观正面和背面立体视图，可以看出它是由箱体和安置于箱体内或上的部件构成。

图3表示出了高速独立绗缝机计算机控制装置的连接结构框图，其中输入部件3是由操作按钮和工作状态信号组件构成，执行部件5是由继电器、指示灯和电磁阀组件构成，针架电机部件7、X轴伺服电机组件9及Y轴伺服电机组件分别连接控制着针架、绣框及卷布机构的运行动作。

图4是本实用新型中的工控机部件1连接示意图。工控机部件1可根据用户要求配置为多种形式：如西门子工控机、研华工控机、研祥工控机、磐仪工控机等。工控机部件可通过RS232、RS485通信方式或以太网络接口的连接形式L01与运动控制器部件2相连接。

图5是本实用新型中的运动控制器部件2连接示意图。运动控制器部件2可为各种形式的运动控制器，如德国西门子公司的CPU317T-2DP、日本三菱公司的Q172CPUN或日本安川公司的MP2300等。运动控制器部件2以RS232、RS485通信方式或以太网络接口的连接形式L02与工控机部件1连接；以RS232、RS485通信方式或网络的连接形式L03与变频器部件6连接；以高速脉冲计数输入L04与旋转编码器部件4连接；以开关量信号输入L05与操作按钮和工作状态信号组件3连接；以开关量信号输出L06与继电器、指示灯和电磁阀组件5连接；以高速运动网络L07与X轴伺服控制器组件和Y轴伺服控制器组件相联接；运动控制器部件2的电源输入端为L08。

图6是本实用新型中的操作按钮和工作状态信号组件3连接示意图。操作按钮和工作状态信号组件3的开关量信号L09连接运动控制器部件2，运动控制器部件2通过此连接检测操作按钮和工作状态信号组件3的当前状态。

图7是本实用新型中使用的旋转编码器部件4连接示意图。旋转编码器部件4可为各种形式的旋转编码器，如图尔克旋转编码器或欧姆龙旋转编码器。运动控制器部件2使用高速脉冲计数输入与旋转编码器部件2的输出L10连接，实现针架位置的检测。

图8是本实用新型中的继电器、指示灯和电磁阀组件5连接示意图。继电器、指示灯和电磁阀组件5的开关量信号L11与运动控制器部件2相连接，运动控制器2通过此连接控制继电器、指示灯和电磁阀组件5按照绗缝工艺要求动作。

图9是本实用新型中的变频器部件6连接示意图。变频器部件6根据针架电机7的驱动要求选取，可选用西门子变频器、富士变频器或其它公司的变频器。变频器部件6的指令输入和状态输出通过RS232、RS485通信方式或网络的连接形式L14与运动控制器2连接，运动控制器2结合旋转编码器4检测到的针架位置，通过变频器部件6控制针架驱动电机7的启动、停止和调速运行；变频器部件6的输出L12与针架驱动电机部件7连接；变频器部件6的输入L13接交流三相电源。

图10是本实用新型中的针架驱动电机部件7连接示意图。针架驱动电机部件7为交流异步电动机。针架驱动电机部件7的电源L15来自变频器6的输出。

图11是本实用新型中的X轴伺服电机控制器部件8和伺服电机组件9连接示意图。X轴伺服电机控制器部件8和伺服电机组件9为一个或几个伺服控制器和伺服电机，通过高速运动网络L16连接运动控制器2。运动控制器2通过高速运动网络发送命令，通过X轴伺服电机控制器8和伺服电机组件9驱动绣框，实现X坐标的定位运动；X轴伺服电机控制器8和伺服电机组件9的高速运动网络L17级联其它的X轴伺服电机控制器和伺服电机组件或Y轴伺服控制器和伺服电机组件。

图12是本实用新型中的Y轴伺服电机控制器10和伺服电机组件11示意图。Y轴伺服电机控制器10和伺服电机组件11为一个或几个伺服电机控制器和伺服电机，通过高速运动网络L18连接X轴伺服电机控制器8和伺服电机组件9，最终连接到运动控制器2，运动控制器2通过高速运动网络发送命令，通过Y轴伺服电机控制器10和伺服电机组件11驱动卷布机构，实现Y坐标的定位运动；Y轴伺服电机控制器10和伺服电机组件11的高速运动网络L19级联其它的Y轴伺服电机控制器和伺服电机组件。

本实用新型所描述的高速独立绗缝机计算机控制装置的工作原理是：操作人员使用鼠标和键盘在工控机部件1中绗缝工作软件提供的用户界面上进行绗缝图案花样的设计工作。通过绗缝图案花样文件的新建或打开后，在绗缝工作软件的编辑状态下，通过针迹绘制、选取、复制、剪切、粘贴、插入、删除等操作，进行绗缝图案花样的针迹编辑及针距平均、拉角等调整，并可按绗缝效果要求进行排针。根据设计的图案花样相应的调整绗缝工艺参数，选择起针方式后，将图案花样数据下载到运动控制器部件2。这时可将绗缝工作软件转换为工作状态，进行绗缝工作过程状态的监视和控制操作。

当操作人员按下启动按钮后，运动控制器2依据旋转编码器4检测的针架位置，通过变频器6控制针架电机7带动针架运动，并通过X轴伺服电机控制器8控制X轴伺服电机9按设定的图案花样起针方式进行起针位置回归。当到达起针位置后，运动控制器2按照下载的绗缝图案花样数据和绗缝时针架位置的联动要求，通过X轴伺服电机控制8器和Y轴伺服电机控制器10控制制X轴伺服电机9和Y轴伺服电机11点位方式驱动绣框(X轴)和卷布机构(Y轴)作定位运动，针架的绗缝动作和绣框及卷布机构的X、Y坐标定位动作的合成实现了绗缝图案花样的工作过程。在绗缝到独立图案花样的间断点时，运动控制器2顺序实现通过变频器6控制的针架上位停止，X轴伺服电机9和Y轴伺服电机11的拉线动作，通过开关量信号的输出控制多个电磁阀及气动元件的剪线动作和X轴伺服电机9和Y轴伺服电机11的跳线动作以及下一个绗缝图案过程的重新开始。

在运动控制器2控制相应的电气和机械机构进行设定的图案花样自动绗缝工作时，操作人员可通过工控机1绗缝工作软件的用户界面进行绗缝工作的过程监视和操作，并可继续进行下一绗缝图案花样的设计工作。

本实用新型的高速独立绗缝机计算机控制装置所采用的技术与现有技术相比，其有益效果是：既具有能够实现多伺服电机配合绗缝复杂的图案花样，又具有高速、高可靠性及高效率工作的特点，从而提高了绗缝机的整机功能和性能指标。

实施例

本实施例的主要部件工控机1选用台湾磐仪公司的工控机EmCORE-v615，运动控制器2选用日本安川公司的一体型运动控制器MP2300，变频器6选用日本富士变频器FREN5000-G11S，旋转编码器4选用图尔克旋转编码器EL58C360Z10/30L-5V10S3JR，X轴伺服电机控制器8选用安川SGDH-30DE，两台Y轴伺服电机控制器10分别选用安川SGDH-30DE和SGDH-15DE，X轴伺服电机9选用安川SGMGH-30D2A61，Y轴伺服电机11分别选用安川SGMGH-30D2A61和SGMGH-13D2A61。

工控机EmCORE-v615用以实现绗缝图案花样的设计及下载绗缝图案花样数据和自动绗缝工作过程的监视和操作；一体型运动控制器MP2300作为核心部件运动控制器2，完成全部绗缝过程的自动控制；运动控制器MP2300的配置为MP2300主体、通信模块217IF-01、带有高速脉冲计数功能的输入输出模块LIO-01和输入输出模块LIO-04。按照图3的连接关系示意图，工控机EmCORE-v615通过RS232通信连接运动控制器MP2300；运动控制器MP2300通过RS485通信连接变频器FREN5000-G11S，并以运动控制器MP2300的输入输出模块LIO-01的高速脉冲计数输入连接旋转编码器EL58C360Z10/30L-5V10S3JR检测针架位置，控制针架驱动交流异步电动机7带动针架作绗缝动作。运动控制器MP2300通过安川MECHATROLINK-II高速运动网络连接一台X轴伺服电机控制器安川SGDH-30DE和两台Y轴伺服电机控制器安川SGDH-30DE和SGDH-15DE，分别控制X轴伺服电机安川SGMGH-30D2A61和两台Y轴伺服电机安川SGMGH-30D2A61和SGMGH-13D2A61，带动绣框和卷布机构按照磐仪工控机EmCORE-v615下载的绗缝图案花样数据和绗缝时针架位置的联动要求以点位方式作X、Y坐标的定位运动。针架的绗缝动作和绣框及卷布机构的X、Y坐标定位动作的合成实现了绗缝图案花样的工作过程。

在绗缝独立图案花样时，若到达图案花样的间断点，安川运动控制器MP2300的应用程序顺序控制变频器实现针架的上位停止，控制X轴伺服电机和Y轴伺服电机的完成设定的拉线动作，并通过开关量信号的输出控制多个电磁阀及气动元件的完成剪线动作和控制X轴伺服电机和Y轴伺服电机的设定的跳线动作到达绗缝图案花样的下一个起始点，再次控制变频器启动针架驱动电机和X轴伺服电机安川SGMGH-30D2A61和Y轴伺服电机安川SGMGH-30D2A61和SGMGH-13D2A61开始下一个绗缝图案花样的自动绗缝过程。当安川运动控制器MP2300控制绗缝机进行自动绗缝过程的同时，用户还可在磐仪工控机EmCORE-v615上进行绗缝工作的过程监视和操作或进行其它绗缝图案花样的设计和编辑工作。

由工控机连接运动控制器，结合针架位置的检测，本实施例实现针架运动的变频调速控制；运动控制器同时控制着三至五台交流伺服电机驱动绣框、卷布机构及辅助机构实现与针架位置联动的X、Y坐标定位运动，完成图案花样的绗缝工作过程；通过电磁阀实现绗缝时的拉线、剪线和跳线等其他辅助动作控制。

本实用新型提出的高速独立绗缝机计算机控制装置可实现高速绗缝、独立图案绗缝，并可根据绣品微调绗缝动作和复杂绗缝图案花样制作等复杂功能。

Claims (10)

1、一种高速独立绗缝机的计算机控制装置，它包括工控机部件、变频器部件、X轴伺服电机控制器部件及Y轴伺服电机控制器部件，其特征在于该装置还包括运动控制器部件、旋转编码器部件、输入部件和执行部件，运动控制器部件分别与工控机部件、旋转编码器部件、输入部件、执行部件、变频器部件、X轴伺服电机控制器部件及Y轴伺服电机控制器部件通过连线相连接。

2、根据权利要求1所述的一种高速独立绗缝机的计算机控制装置，其特征在于所述的运动控制器部件通过高速脉冲计数输入连接用于检测针架位置的旋转编码器部件；该运动控制器部件通过通讯方式或网络与用于连接控制针架电机的变频器部件相连接；运动控制器部件通过高速运动网络与用于连接控制X轴伺服电机的X轴伺服电机控制器部件相连接；运动控制器部件通过高速运动网络与用于连接控制Y轴伺服电机的Y轴伺服电机控制器部件相连接；运动控制器部件与检测指示绗缝机工作状态的输入部件相连接，运动控制器部件与控制绗缝机辅助动作的执行部件相连接。

3、根据权利要求2所述的一种高速独立绗缝机的计算机控制装置，其特征在于所述的输入部件为操作按钮和工作状态信号组件。

4、根据权利要求3所述的一种高速独立绗缝机的计算机控制装置，其特征在于所述的执行部件为继电器、指示灯和电磁阀组件。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的一种高速独立绗缝机的计算机控制装置，其特征在于所述的运动控制器部件为各种形式的运动控制器，它可选用如德国西门子公司的CPU317T-2DP、日本三菱公司的Q172CPUN或日本安川公司的MP2300。

6、根据权利要求5所述的一种高速独立绗缝机的计算机控制装置，其特征在于所述的旋转编码器部件为各种形式的旋转编码器，它可选用图尔克旋转编码器或欧姆龙旋转编码器。

7、根据权利要求6所述的一种高速独立绗缝机的计算机控制装置，其特征在于所述的变频器部件可选用西门子变频器或富士变频器。

8、根据权利要求7所述的一种高速独立绗缝机的计算机控制装置，其特征在于所述的连接控制X轴伺服电机的X轴伺服电机控制器部件为1-10个通过高速运动网络连接运动控制器部件的伺服电机控制器。

9、根据权利要求8所述的一种高速独立绗缝机的计算机控制装置，其特征在于所述的连接控制Y轴伺服电机的Y轴伺服电机控制器部件为1-10个通过高速运动网络连接运动控制器部件的伺服电机控制器。

10、根据权利要求9所述的一种高速独立绗缝机的计算机控制装置，其特征在于所述的运动控制器部件通过RS232、RS485通信连接方式或网络的连接形式与工控机部件、变频器部件、X轴伺服电机控制器部件、Y轴伺服电机控制器部件、旋转编码器部件、输入部件和执行部件相连接。

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