CN205711214U - 纺织设备及其度目控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纺织设备及其度目控制系统。该纺织设备的度目控制系统包括：伺服驱动器，伺服电机和磁编码器。其中，磁编码器与伺服电机协同作用以输出轴相对设置，从而感测所述伺服电机输出轴的转动而得到感测信号，磁编码器与伺服驱动器连接，并将感测信号输出到伺服驱动器，以驱动伺服电机转动。本实用新型通过上述度目控制系统，实现对度目的精确控制；节省设备安装所需的空间资源和生产成本；简化设备安装工艺。

Description

纺织设备及其度目控制系统

技术领域

本实用新型涉及纺织技术领域，特别是一种纺织设备及其度目控制系统。

背景技术

纺织设备如针织机等是用于编织布料的设备，其主要包括电源电路、操作盒、主控电路板、机头、电机、驱动器以及安装上述元件的机床。目前针织机进行针织控制是靠机头在机床上的来回活动，并依靠机头上的三角结构进行推针完成针织操作。在该三角结构中，安装着控制编织成圈密度的度目三角，该度目三角是依靠度目电机通过传动装置进行控制的。

目前的度目电机普遍采用的是步进电机或无刷电机，外接有开关型光电传感器和对应的传感器的接收处理转换电路。在机器正常工作状态下，当度目电机转动时，电机的轴上的挡板经过设备上的光电传感器，此时，传感器会输出一个零位传感信号，零位传感器信号经过度目控制系统上的接收处理转换电路的处理和转换后得到零位信号，把此信号当作设备上的零位信号。

然而，现有的度目控制系统存在以下问题亟待解决：现有的步进电机的实现度目控制最高输出转速只有600RPM，定位精度为1.8°；采用无刷电机实现度目控制最高输出转速为3000RPM，但只能实现粗劣定位，定位精度为15°。目前的带光电编码器的伺服电机最高输出转速为3000RPM，定位精度为0.09°，但电机体积大，价格昂贵；再加之外接的光电编码器的安装复杂，且需要在控制器上增加传感器接收处理转换电路，增加了设备安装工艺的复杂度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种纺织设备及其度目控制系统，能够实现度目的精确控制，降低生产成本，简化设备安装工艺。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种纺织设备的度目控制系统，其中包括：

伺服驱动器，伺服电机和磁编码器；

所述伺服驱动器连接所述磁编码器，并用于驱动所述伺服电机以控制所述纺织设备的度目；

所述磁编码器用于与所述伺服电机输出轴相对设置，以感测所述伺服电机输出轴的转动而得到感测信号，并发送所述感测信号至所述伺服驱动器。

其中，所述磁编码器是增量式磁编码器，其包括磁编码电路和霍尔传感模拟电路；

所述磁编码电路连接所述霍尔传感模拟电路，用于感测所述伺服电机输出轴的转动而得到所述感测信号，并发送至所述伺服驱动器；

所述霍尔传感模拟电路用于根据来自所述磁编码电路获取的所述伺服电机输出轴转动位置信息，模拟三个霍尔传感器并输出三路霍尔信号输出至所述伺服驱动器。

其中，度目控制系统包括第一差分发送电路和第二差分发送电路；

所述第一差分发送电路连接于所述磁编码电路与所述伺服驱动器之间，所述第二差分发送电路连接于所述霍尔传感模拟电路与所述伺服驱动器之间。

其中，所述的度目控制系统包括：

电流输出电路，用于输出电流量不超过第一阈值的电流以驱动所述伺服电机运转；

电路变化检测电路，用于在所述电流输出电路输出电流时检测所述伺服电机的转速变化情况以及所述电流输出的电流变化情况；

判断电路，用于判断所述转速变化情况是否为电机转速减速至第二阈值、所述电流变化情况是否为电流输出增大到第三阈值；

编码器值获取电路，用于在判断所述转速变化情况是否为电机转速减速至第二阈值、同时所述电流变化情况为电流输出增大到第三阈值时，定义所述伺服电机当前的运作位置为设备零位，并且获取所述设备零位对应的所述伺服电机当前输出的编码器值；

存储电路，用于存储所述获取得到的所述设备零位对应的所述编码器值。

其中所述伺服电机定义为连接度目控制器的伺服电机的转动工作行程不超过一圈，所述第一阈值是使所述伺服电机无阻碍运转的一个电流值；第二阈值是伺服电机运转至目标位置时的一个电流值；第三阈值小于所述伺服电机的电流承载最大值。

本实用新型提供一种纺织设备，包括：

机头、以及位于所述机头上的度目、度目伺服电机、度目伺服驱动器以及磁编码器；

所述度目伺服驱动器分别连接所述磁编码器、度目伺服电机，并用于驱动所述度目伺服电机以控制所述度目；

所述磁编码器与所述度目伺服电机输出轴相对设置，以感测所述度目伺服电机输出轴的转动而得到感测信号，并发送至所述度目伺服驱动器。

其中，所述磁编码器是增量式磁编码器，其包括磁编码电路和霍尔传感模拟电路；

所述磁编码电路连接所述霍尔传感模拟电路，用于感测所述度目伺服电机输出轴的转动而得到所述感测信号，并发送至所述度目伺服驱动器；

所述霍尔传感模拟电路用于根据来自所述磁编码电路获取的所述度目伺服电机输出轴转动位置信息，模拟三个霍尔传感器并输出三路霍尔信号输出至所述度目伺服驱动器。

其中，所述的纺织设备，包括第一差分发送电路和第二差分发送电路；

所述第一差分发送电路连接于所述磁编码电路与所述度目伺服驱动器之间，所述第二差分发送电路连接于所述霍尔传感模拟电路与所述度目伺服驱动器之间。

其中，一种用于伺服系统的磁传感器，包括：

所述磁编码器包括基板、磁编码电路以及通讯接口，所述磁编码电路以及通讯接口设置于所述基板上，所述磁编码电路连接所述通信接口，通过所述通信接口与伺服驱动器连接；

其中，所述磁编码电路用于与伺服电机输出轴相对设置，以感测所述伺服电机输出轴的转动而得到感测信号，并发送至所述伺服驱动器。

其中，所述磁编码器是增量式磁编码器，其进一步包括霍尔传感模拟电路；

所述霍尔传感模拟电路分别连接所述磁编码电路和所述通讯接口，用于根据来自所述磁编码电路获取的所述伺服电机输出轴转动位置信息，模拟三个霍尔传感器并输出三路霍尔信号输出至所述伺服驱动器。

本实用新型的有益效果是：现有技术中度目控制系统包括步进电机或无刷电机，外接光电传感器以及对应的接收处理转换电路；与现有技术不同，本实用新型提出一种新的纺织设备及其度目控制系统、度目控制装置。其中度目控制系统采用伺服控制系统，包括伺服控制器，磁编码器和伺服电机，伺服控制系统自带的磁编码器具有较高的定位精度和体积小的特点，且无需外接处理转换电路，从而实现度目的精确定位控制，节省生产成本，并且简化设备安装工艺。

附图说明

图1是本实用新型纺织设备的度目控制系统第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型纺织设备的度目控制系统第二实施例中磁编码器的工作机理的结构示意图；

图3是本实用新型度目控制系统第二实施例中增量式磁编码器的结构示意图；

图4是本实用新型度目控制系统的第四实施例的第一应用例的结构示意图。

图5是本实用新型纺织设备的第一实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型纺织设备的度目控制系统1的第一实施例包括：

伺服驱动器1，伺服电机3和磁编码器2；

其中，伺服驱动器1连接磁编码器2，并用于驱动伺服电机3以控制所述纺织设备的度目；磁编码器2用于与伺服电机3输出轴相对设置，以感测伺服电机3输出轴的转动而得到感测信号，并发送感测信号至伺服驱动器2。

在设备工作前，需要在电机尾部固定好磁钢，磁编码器芯片需要对齐磁钢，并且保证磁钢与磁编码器芯片距离保持0.8MM～1.5MM之间便可使用。

在工作时，在开环控制的伺服电机3的基础上，磁编码器2接收相对的位置和速度信号周期性的电信号，再把这个电信号转转换成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小；然后，磁编码器2将脉冲信号输出给伺服驱动器1，伺服驱动器1对当前位置和目标位置信息，以及速度信号进行计算后，以驱动伺服电机3带动驱动动作元件运行至目标位置，以实现对纺织设备的度目的精确控制。

本实用新型度目控制系统的第二实施例，是关于其中的磁编码器的工作机理的演示；如图2所示，其中的磁编码器是增量式磁编码器，其包括：磁编码电路21和霍尔传感模拟电路22。

其中磁编码电路21用于与霍尔传感模拟电路22连接，对变化的磁性材料的角度和位移进行测量；由于磁性材料角度或者位移的变化会引起一定电阻或者电压的变化，产生电信号；霍尔传感模拟电路22则会根据磁编码电路21提供的电信号信息模拟三个霍尔传感器并输出三路霍尔信号，从而实现测量的目的。随后将此模拟信号输出至伺服驱动器以实现控制度目的操作。

本实用新型度目控制系统的第三实施例，是在第二实施例的基础上，关于增量式磁编码器输出信号电路的结构示意；如图3所示，增量式磁编码器输出信号电路包括第一差分发送电路33和第二差分发送电路34；

其中第一差分发送电路33连接于磁编码电路31与伺服驱动器1之间，第二差分发送电路34连接于霍尔传感模拟电路32与伺服驱动器1之间。

其中第一差分发送电路33输出三组方形脉冲波A，B和Z相的六种状态，A、B两相波提供方向和速度信号，Z相提供基准定位信号；第二差分发送电路34输出三组U、V和W磁极信号的六种状态，用来给磁编码器2的转子作初始定位。第一差分发送电路33和第二差分发送电路34将信号输出至伺服驱动器1，以驱动伺服电机3带动动作元件运行。

本实用新型度目控制系统的第四实施例，是关于该度目控制系统中电路结构的具体实施例。该度目控制系统包括：电流输出电路41，电路变化检测电路42，判断电路43，编码器值获取电路44和存储电路45。

其中电流输出电路41，用于输出电流量不超过第一阈值的电流以驱动伺服电机3运转；电路变化检测电路42，用于在电流输出电路41输出电流时检测伺服电机3的转速变化情况以及电流输出的电流变化情况；判断电路43，用于判断上述转速变化情况是否为电机转速减速至第二阈值、上述电流变化情况是否为电流输出增大到第三阈值；编码器值获取电路44，用于在判断为上述转速变化情况为电机转速减速至第二阈值、同时上述电流变化情况为电流输出增大到第三阈值时，定义伺服电机3当前的运作位置为设备零位，并且获取所述设备零位对应的所述伺服电机当前输出的编码器值；存储电路45，用于存储获取得到的设备零位对应的编码器值。

如图4所示，该图演示了度目控制系统的第四实施例的第一应用例，具体来说，是伺服电机进行零位设置的具体实施过程。其包括：伺服电机3，电流输出电路41，电路变化检测电路42，判断电路43，编码器值获取电路44和存储电路45。

其中电流输出电路41向伺服电机3施加一个不超过第一阈值的电流使伺服电机3往一个方向转动，当伺服电机3出现卡死不能转动的情况时，此时转动速度变为零，同时电路中电流增加至第三阈值，此时电路变化检测电路42检测到当前电机的转动速度和电流，并由判断电路43根据当前电机的转动速度和电流来判断电机的左右限位，此时编码器值获取电路44便可根据左右限位信息获取电机的零位传感器在设备上对应的位置，当前的编码器值即为设备的零位；最后所获取到的设备的零位存储到存储电路45中；当每次掉电时，当前的设备位置所对应的编码器值都会存储在存储电路45中，上电后度目控制系统通过读取存储电路45获取设备零位对应的编码器值和上次掉电设备的位置所对应的编码器值，即可实现度目控制系统高效快速定位功能。

本实用新型纺织设备的第一实施例，包括：机头51、以及位于所述机头上的度目52、度目伺服电机53、度目伺服驱动器54以及磁编码器55。

如图5所示，其中度目伺服驱动器54分别与磁编码器55和度目伺服电机53相连接；当工作时，在开环控制的度目伺服电机53的基础上，磁编码器55接收相对的位置和速度信号周期性的电信号，再把这个电信号转转换成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小；然后，磁编码器55将脉冲信号输出给度目伺服驱动器5，度目伺服驱动器5对当前位置和目标位置信息，以及速度信号进行计算后，以驱动度目伺服电机53带动驱动以及位于所述机头上的度目52运行至目标位置，以实现对纺织设备的度目的精确控制。

本实用新型度目控制系统不仅应用于纺织设备上，在印刷，机械包装和卷料系统等多个领域都可以应用。

本实用新型度目控制系统通过用伺服电机取代度目控制系统所使用的步进电机、无刷电机，并用伺服电机自带的磁编码器取代现有的光电传感器；首先，本实用新型解决了现有电机定位精度差的问题，有效地提高了电机的定位精度；其次，现有的光电传感器存在体积大，价格昂贵，本实用新型通过增量式磁编码器的应用，不仅减小设备的空间占用面积，降低成本，而且还实现了零位定位的精度，可以定位到点上；最后，本实用新型不用外接传感器和接收处理转换电路，大大降低了设备安装工艺的复杂度，降低了人力成本。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种纺织设备的度目控制系统，其特征在于，包括：

伺服驱动器，伺服电机和磁编码器；

所述伺服驱动器连接所述磁编码器，并用于驱动所述伺服电机以控制所述纺织设备的度目；

所述磁编码器用于与所述伺服电机输出轴相对设置，以感测所述伺服电机输出轴的转动而得到感测信号，并发送所述感测信号至所述伺服驱动器。

2.根据权利要求1所述的度目控制系统，其特征在于，

所述磁编码器是增量式磁编码器，其包括磁编码电路和霍尔传感模拟电路；

所述磁编码电路连接所述霍尔传感模拟电路，用于感测所述伺服电机输出轴的转动而得到所述感测信号，并发送至所述伺服驱动器；

所述霍尔传感模拟电路用于根据来自所述磁编码电路获取的所述伺服电机输出轴转动位置信息，模拟三个霍尔传感器并输出三路霍尔信号输出至所述伺服驱动器。

3.根据权利要求2所述的度目控制系统，其特征在于，

所述增量式磁编码器包括第一差分发送电路和第二差分发送电路；

所述第一差分发送电路连接于所述磁编码电路与所述伺服驱动器之间，所述第二差分发送电路连接于所述霍尔传感模拟电路与所述伺服驱动器之间。

4.根据权利要求1至3任一项所述的度目控制系统，其特征在于，包括：

电流输出电路，用于输出电流量不超过第一阈值的电流以驱动所述伺服电机运转；

电路变化检测电路，用于在所述电流输出电路输出电流时检测所述伺服电机的转速变化情况以及所述电流输出的电流变化情况；

判断电路，用于判断所述转速变化情况是否为电机转速减速至第二 阈值、所述电流变化情况是否为电流输出增大到第三阈值；

编码器值获取电路，用于在判断所述转速变化情况是否为电机转速减速至第二阈值、同时所述电流变化情况为电流输出增大到第三阈值时，定义所述伺服电机当前的运作位置为设备零位，并且获取所述设备零位对应的所述伺服电机当前输出的编码器值；

存储电路，用于存储所述获取得到的所述设备零位对应的所述编码器值。

5.根据权利要求4所述的度目控制系统，其特征在于，所述伺服电机定义为连接度目控制器的伺服电机的转动工作行程不超过一圈，所述第一阈值是使所述伺服电机无阻碍运转的一个电流值；第二阈值是伺服电机运转至目标位置时的一个电流值；第三阈值小于所述伺服电机的电流承载最大值。

6.一种纺织设备，其特征在于，包括：

机头、以及位于所述机头上的度目、度目伺服电机、度目伺服驱动器以及磁编码器；

所述度目伺服驱动器分别连接所述磁编码器、度目伺服电机，并用于驱动所述度目伺服电机以控制所述度目；

所述磁编码器与所述度目伺服电机输出轴相对设置，以感测所述度目伺服电机输出轴的转动而得到感测信号，并发送至所述度目伺服驱动器。

7.根据权利要求6所述的纺织设备，其特征在于，

所述磁编码器是增量式磁编码器，其包括磁编码电路和霍尔传感模拟电路；

所述磁编码电路连接所述霍尔传感模拟电路，用于感测所述度目伺服电机输出轴的转动而得到所述感测信号，并发送至所述度目伺服驱动器；

所述霍尔传感模拟电路用于根据来自所述磁编码电路获取的所述度目伺服电机输出轴转动位置信息，模拟三个霍尔传感器并输出三路霍尔信号输出至所述度目伺服驱动器。

8.根据权利要求6所述的纺织设备，其特征在于，

包括第一差分发送电路和第二差分发送电路；

所述第一差分发送电路连接于所述磁编码电路与所述度目伺服驱动器之间，所述第二差分发送电路连接于霍尔传感模拟电路与所述度目伺服驱动器之间。