CN201873847U - 一种基于直流无刷电机的工业缝纫机伺服控制装置 - Google Patents

一种基于直流无刷电机的工业缝纫机伺服控制装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种高速工业缝纫机伺服控制装置，采用直流无刷电机(8)作为伺服电机，三个安装在电机本体上的霍尔位置传感器(2)决定其电子换向器(7)导通时刻，主轴上安装一个720线光电编码盘(1)，和机头中的两个上下针位霍尔传感器(3)、控制器（4）完成机针定位、机针速度检测及剪线时刻确定。通过机头内的两个霍尔位置传感器(3)，检测到机针位置，根据光电编码盘(1)检测到计数信号，确定机针的精确位置；在达到规定的缝纫针数后，根据机针位置和运动速度，决定剪线电磁阀(5)的吸合时刻。该实用新型采用单片机作为控制器，取代以往采用DSP作为控制器的做法，降低了硬件成本，使设备具有更高的性价比和可靠性。

Description

一种基于直流无刷电机的工业缝纫机伺服控制装置
技术领域
本实用新型涉及高速工业缝纫机伺服控制领域，尤其涉及高速工业缝纫机的机针针位检测及伺服驱动信号检测与控制。
背景技术
在高速工业缝纫机中，其针位控制是设备的关键技术。高速电脑缝纫机的定针位、定针数、前后加固对齐针迹、剪线、挑线的控制，都必须要求机器在高速运动过程中使机针快速、精确到位，没有差错，否则后果不堪设想。
目前国内的高速缝纫机针位控制多采用步进电机为主，均存在步进电机的失步问题，从而造成针位的错误，出现瑕疵产品，而且随着速度的上升，失步的概率越高，对于高要求的加工产品，这是不允许的；而进口产品和合资企业生产的高速工业缝纫机，控制上既有速度控制又有位置控制，其控制策略一般采用空间矢量调制进行电机控制，其运算量大，必须使用DSP作为其主控芯片才能实现高速运算，从而造成成本过高。如采用单片机作为主控芯片，通过光电编码盘与霍尔传感器组合控制电机换相并进行机针定位，取代常规伺服系统中只采用光电编码盘，并使用DSP作为主控芯片的常规控制方法，可以减少电机控制运算量，提高运算速度，降低系统成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有高速工业缝纫机伺服控制系统成本高的缺点，针对高速工业缝纫机的特有特性，提出一种既安全可靠，性价比又高的基于直流无刷电机的高速工业缝纫机伺服控制装置。
本实用新型的技术方案是：采用直流无刷电机作为伺服电机，三个霍尔位置传感器在电机内绕主轴呈120°分布，霍尔传感器的信号产生上升沿或下降沿跳变时，直流无刷电机换相，由此控制电子换向器的导通关断时序，在电机主轴上设置一个720线光电编码盘，在机头中的两个上下针位设置霍尔传感器和控制器，随着电机运动，机针将很快到达上针位或下针位，通过机头内的两个霍尔位置传感器，检测机针的上下针位，此后根据720线光电编码盘检测到计数信号，确定机针的精确位置，达到规定的缝纫针数后，剪线装置根据机针位置和运动速度，决定剪线电磁阀的吸合。
所述装置通过光电编码盘与两个上下针位霍尔传感器组合控制电机换相并进行机针定位和机针速度检测，定位误差小于0.5°。
所述装置采用单片机作为控制器。
本实用新型的有益效果是，本实用新型通过光电编码盘与两个上下针位霍尔传感器组合控制电机换相并进行机针定位和机针速度检测，精度高，采用直流无刷电机作为伺服电机，它既具有直流电机优良的调速性能，又具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便等一系列优点；同时由于采用廉价的单片机作为主控芯片，取代以往采用DSP作为主控芯片的做法，降低了硬件成本，使设备具有更高的性价比和可靠性。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图。
图2为信号检测结构示意图。
附图标记说明：
9： 霍尔元件H1
10：霍尔元件H2
11：霍尔元件H3
12：码盘缝隙（共720/周）
13：电机主轴
具体实施方式
以下实施方式用来说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
换相检测单元：电子换向器（7）的导通关断时序由电机内三个霍尔传感器（2）信号决定，如图二所示，三个霍尔传感器在电机内绕主轴呈120°分布，当检测到霍尔传感器信号产生上升沿或下降沿跳变时，便为直流无刷电机（8）的换相时刻。
机针定位检测单元：机针定位和机针速度采用安装在主轴上的720线光电编码盘（1）结合机头中的两个上下针位霍尔传感器（3）来检测。电机（8）开始转动时，机针位置不定，但由于机针运动速度很快，机针将很快到达上针位或下针位，此时上针位或下针位的霍尔传感器（3）将检测到机针信号，从而确定了该时刻机针位置。此后通过光电编码盘（1）接收到的计数信号，电机（8）每旋转一周机针进行一次往返运动，单片机控制器（4）将接收到720个计数信号，每接收到一个光电编码盘（1）的计数信号，表示电机旋转0.5°，从而精确定位机针位置。如果从上针位霍尔传感器（3）检测到信号，到下针位霍尔传感器（3）检测到信号的用时t秒，则其速度为π/t rad/s。
剪线电磁阀驱动单元：自动剪线功能是通过驱动电磁阀（5）的通断吸合来完成的机械动作，单片机控制器（4）输出的剪线控制信号通过光耦隔离后，到驱动芯片的输入引脚，再由驱动芯片驱动开关管，从而控制电磁阀（5）的通断。剪线时刻根据剪线信号来临后单片机控制器（4）检测的光电编码盘（1）的脉冲数确定。
所述内容仅为本实用新型构思下的基本说明，而依据本实用新型的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种高速工业缝纫机伺服控制装置，采用直流无刷电机(8)作为伺服电机，三个霍尔位置传感器（2）在电机内绕主轴呈120°分布，霍尔传感器（2）的信号产生上升沿或下降沿跳变时，直流无刷电机（8）换相，由此控制电子换向器（7）的导通关断时序，其特征在于：在电机主轴上设置一个720线光电编码盘(1)，在机头中的两个上下针位设置霍尔传感器(3)和控制器（4），随着电机（8）运动，机针将很快到达上针位或下针位，通过机头内的两个霍尔位置传感器(3)，检测机针的上下针位，此后根据720线光电编码盘(1)检测到计数信号，确定机针的精确位置，达到规定的缝纫针数后，剪线装置（6）根据机针位置和运动速度，决定剪线电磁阀(5)的吸合。
2.根据权利要求1所述的一种高速工业缝纫机伺服控制装置，其特征在于：通过光电编码盘（1）与两个上下针位霍尔传感器（3）组合控制电机换相并进行机针定位和机针速度检测，定位误差小于0.5°。
3.根据权利要求1所述的一种高速工业缝纫机伺服控制装置，其特征在于：采用单片机作为控制器（4）。
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