RU2006169C1

RU2006169C1 - Sewing machine digital electric drive

Info

Publication number: RU2006169C1
Authority: RU
Inventors: А.И. Бакланов; В.А. Очеретнюк; А.А. Семенов
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Эста"
Priority date: 1992-05-12
Filing date: 1992-05-12
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: sewing machines. SUBSTANCE: signals across first and second outputs of multiplexor are width-modulated pulses whose duty factor determines average current in windings of brake and coupling mechanisms which, in its turn, determines brake and drive torques imparted to main shaft of sewing machine. EFFECT: improved control of sewing machine speed. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования скорости швейных машин. The invention relates to electrical engineering and can be used to control the speed of sewing machines.

Известно устройство для цифрового регулирования скорости швейной машины, главный вал которой приводится во вращение электродвигателем, работающим в сочетании с тормозным и сцепным механизмами, содержащее узел измерения действительного значения частоты вращения главного вала машины, датчик задающего сигнала, микроЭВМ [1] . A device for digitally controlling the speed of a sewing machine, the main shaft of which is driven by an electric motor operating in combination with braking and coupling mechanisms, comprising a unit for measuring the actual value of the frequency of rotation of the main shaft of the machine, a reference signal sensor, a microcomputer [1].

Известна также быстродействующая система для управления скоростью швейной машины, содержащая ускоряющее устройство, с помощью которого обеспечивается подача энергии движения первичного двигателя к подвижному объекту, устройство замедления подвижного объекта, тахогенератор, счетчик, цифровое устройство передачи информации [2] . Also known is a high-speed system for controlling the speed of the sewing machine, comprising an accelerating device, with which the energy of the primary engine is supplied to the moving object, a device for slowing the moving object, a tachogenerator, a counter, a digital information transmission device [2].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой электропривод швейной машины, содержащий электродвигатель со сцепным и тормозным механизмами и тахогенератор, соединенные с главным валом швейной машины, задатчик, связанный с педалью управления швейной машины, и счетчик. В данном электроприводе арифметическое вычислительное устройство, соединенное со счетчиком, используется для передачи информации, характеризующей измеренный счетчиком интервал между последовательными импульсами, поступающими с выхода делителя частоты, связанного с тахогенератором, в соответствии с определенной передаточной функцией [3] . Closest to the invention in technical essence is a digital electric sewing machine containing an electric motor with coupling and braking mechanisms and a tachogenerator connected to the main shaft of the sewing machine, a knob associated with the control pedal of the sewing machine, and a counter. In this electric drive, an arithmetic computing device connected to a counter is used to transmit information characterizing the interval measured by the counter between successive pulses from the output of the frequency divider associated with the tachogenerator, in accordance with a certain transfer function [3].

Недостатками указанных цифровых электроприводов швейных машин является наличие вычислительных преобразований с использованием постоянных коэффициентов в канале регулирования, что приводит к появлению дополнительных погрешностей в регулируемой величине. Кроме того, коэффициенты передаточной функции вычислительного устройства [3] требуют оптимизации при изменении размера шкива ременной передачи, соединяющей двигатель с главным валом машины. Эта операция может вызвать дополнительные трудности в процессе эксплуатации швейной машины. The disadvantages of these digital electric drives of sewing machines is the presence of computational transformations using constant coefficients in the control channel, which leads to the appearance of additional errors in the adjustable value. In addition, the transfer function coefficients of the computing device [3] require optimization when changing the size of the belt drive pulley connecting the engine with the main shaft of the machine. This operation may cause additional difficulties during the operation of the sewing machine.

Указанные недостатки устраняются за счет того, что в известный цифровой электропривод швейной машины, содержащий электродвигатель со сцепным и тормозным механизмами и тахогенератор, соединенные с главным валом швейной машины, задатчик, связанный с педалью управления швейной машины, и счетчик, введены ждущий мультивибратор и мультиплексор, при этом первый вход счетчика соединен с выходом тахогенератора, второй - с выходом задатчика частоты, выходы ждущего мультивибратора и счетчика подключены соответственно к первому и второму входам мультиплексора, первый и второй выходы которого связаны соответственно с тормозным и сцепным механизмами, а третий выход подключен к входу ждущего мультивибратора и третьему входу счетчика. These disadvantages are eliminated due to the fact that in the well-known digital electric drive of the sewing machine, comprising an electric motor with coupling and brake mechanisms and a tachogenerator connected to the main shaft of the sewing machine, a knob associated with the control pedal of the sewing machine, and a counter, a waiting multivibrator and a multiplexer are introduced, the first counter input is connected to the output of the tachogenerator, the second to the output of the frequency setter, the outputs of the standby multivibrator and counter are connected respectively to the first and second inputs of m ultiplexer, the first and second outputs of which are connected respectively with the brake and coupling mechanisms, and the third output is connected to the input of the standby multivibrator and the third input of the counter.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого цифрового электропривода швейной машины; на фиг. 2 - временные диаграммы работы. In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed digital electric sewing machine; in FIG. 2 - time diagrams of work.

Цифровой электропривод швейной машины содержит двигатель 1 с тормозным 2 и сцепным 3 механизмами, соединенный с главным валом швейной машины 4 и управляемый воздействием (нажатием) на ее педаль 5, задатчик 6, связанный с педалью 5 машины 4, выходной сигнал которого зависит от положения педали 5 управления, тахогенератор 7, соединенный с главным валом швейной машины 4, частота следования выходных импульсов которого пропорциональна частоте вращения главного вала машины 4, подключенный выходом к первому входу счетчика 8, второй вход которого соединен с выходом задатчика 6. Электропривод содержит также ждущий мультивибратор 9 и мультиплексор 10, первый вход которого подключен к выходу ждущего мультивибратора 9, второй вход - к выходу счетчика 8, первый и второй выходы мультиплексора 10 соединены соответственно с тормозным 2 и сцепным 3 механизмами, а третий выход подключен к входу ждущего мультивибратора 9 и к третьему входу счетчика 8. The digital electric drive of the sewing machine contains an engine 1 with brake 2 and a coupling 3 mechanisms, connected to the main shaft of the sewing machine 4 and controlled by the action (pressing) of its pedal 5, a setter 6 connected to the pedal 5 of the machine 4, the output signal of which depends on the position of the pedal 5 control, a tachogenerator 7 connected to the main shaft of the sewing machine 4, the output pulse frequency of which is proportional to the frequency of rotation of the main shaft of the machine 4, connected by the output to the first input of the counter 8, the second input of which is connected it is connected with the output of the setter 6. The electric drive also contains a standby multivibrator 9 and a multiplexer 10, the first input of which is connected to the output of the standby multivibrator 9, the second input is to the output of the counter 8, the first and second outputs of the multiplexer 10 are connected respectively to the brake 2 and coupling 3 mechanisms, and the third output is connected to the input of the standby multivibrator 9 and to the third input of the counter 8.

Электропривод швейной машины работает циклически следующим образом. The electric sewing machine operates cyclically as follows.

Информация на выходе задатчика 6 зависит от положения педали 5 управления и соответствует номеру ступени скорости N. При появлении запускающего сигнала на третьем входе счетчика 8 и входе ждущего мультивибратора 9 начинается очередной цикл формирования управляющих воздействий. На выходе ждущего мультивибратора 9 вырабатывается сигнал длительностью Т_о, в счетчик 8 перезаписывается число N с выхода задатчика 6. Счетчик 8 работает в режиме декрементирования числа N на втором его входе, импульсами тахогенератора 7 на первом его входе. Длительность сигнала на выходе счетчика 8 определяется временем декрементирования до нуля числа N.The information at the output of the setter 6 depends on the position of the control pedal 5 and corresponds to the number of the speed step N. When the trigger signal appears at the third input of the counter 8 and the input of the standby multivibrator 9, the next cycle of formation of control actions begins. At the output of the waiting multivibrator 9, a signal of duration T _{o is} generated, the number N is overwritten into the counter 8 from the output of the setter 6. The counter 8 operates in the decrementing mode of the number N at its second input, with pulses of the tachogenerator 7 at its first input. The duration of the signal at the output of the counter 8 is determined by the decrement time to zero of the number N.

На фиг. 2а приведена временная диаграмма сигналов на входах и выходах мультиплексора 10 для случая, когда длительность Т_о сигнала на выходе ждущего одновибратора 9 меньше длительности сигнала Т на выходе счетчика 8, на фиг. 2б - когда длительность Т_о больше длительности Т. В первом случае формируется сигнал только на втором выходе мультиплексора, во втором случае - только на первом с длительностью (Т_о-Т₁). На третьем выходе мультиплексора 10 сигнал появляется после исчезновения сигналов на его входах, он запускает ждущий одновибратор 9 и перезаписывает число в счетчик 8. Далее описанный процесс повторяется.In FIG. 2a is a timing diagram of the signals at the inputs and outputs of the multiplexer 10 for the case when the duration T _{about the} signal at the output of the standby single-shot 9 is less than the duration of the signal T at the output of the counter 8, FIG. 2b - when the duration of T _{about is} greater than the duration of T. In the first case, a signal is formed only at the second output of the multiplexer, in the second case, only at the first with a duration (T _about -T ₁ ). At the third output of multiplexer 10, the signal appears after the disappearance of signals at its inputs, it starts the standby one-shot 9 and overwrites the number in counter 8. The process described below is repeated.

Сигналы на первом и втором выходах мультиплексора 10 представляют собой широтно-модулированные сигналы, скважность которых Q_т и Q_n определяет среднее значение тока в обмотках управления тормозного 2 и сцепного 3 механизмов, которое, в свою очередь, определяет величины тормозного или приводного момента, передаваемого на главный вал швейной машины 4. Установившемуся значению частоты вращения главного вала машины соответствует равновесие приводного момента сцепного механизма 3 и момента сопротивления швейной машины 4. Зависимость величины момента сопротивления от частоты вращения главного вала машины практически линейная, поэтому каждому значению скважности Q_n сигнала на втором выходе мультиплексора 10 в установившемся режиме соответствует вполне определенное значение частоты вращения, величина которой тем больше, чем больше величина скважности Q_n.The signals at the first and second outputs of the multiplexer 10 are pulse-width modulated signals, the duty cycle of which Q _t and Q _n determines the average current value in the control windings of the brake 2 and coupling 3 mechanisms, which, in turn, determines the magnitude of the braking or driving moment transmitted to the main shaft of the sewing machine 4. The steady-state value of the rotational speed of the main shaft of the machine corresponds to the equilibrium of the drive moment of the coupling mechanism 3 and the resistance moment of the sewing machine 4. The dependence of the magnitude omenta resistance on the rotational speed of the main shaft of the machine substantially linear, so each value Q _n duty cycle signal at the second output of the multiplexer 10 in the steady state corresponds to a definite speed value whose magnitude is greater the larger the duty ratio Q _n.

Возмущение по частоте вращения главного вала швейной машины или изменение числа N при смене заданного номера ступени скорости воздействием на педаль машины изменяет время декрементирования счетчиком 8 числа N и изменяет длительность Т сигнала на его выходе, изменяющего скважность Q_n сигнала на втором выходе мультиплексора 10. При превышении истинной частоты вращения f заданного значения f_о скважность Q_n уменьшается, вследствие чего уменьшается и приводной момент сцепного механизма 3. Частота вращения главного вала машины уменьшается до достижения равновесия приводного момента и момента сопротивления швейной машины 4. При достаточно большом отрицательном рассогласовании f_o-f длительность Т сигнала на выходе счетчика 8 может уменьшаться настолько, что становится меньше длительности Т_о сигнала на выходе ждущего мультивибратора 9, вызывая тем самым появление на первом выходе мультиплексора 10 сигнала скважностью Q_т, включающего тормозной механизм 2, и появление дополнительного тормозного момента от тормозного механизма.A perturbation in the speed of rotation of the main shaft of the sewing machine or a change in the number N when changing the set speed step number by acting on the machine pedal changes the decrement time by the counter 8 of the number N and changes the duration T of the signal at its output, which changes the duty cycle Q _{n of the} signal at the second output of multiplexer 10. When true speed exceeds a predetermined value f f Q _n _{of the} duty ratio decreases, thereby reducing the driving torque and the clutch mechanism 3. The rotation speed of the main shaft of the machine is reduced to d stizheniya equilibrium driving torque and the moment of resistance of the sewing machine 4. At a sufficiently large negative mismatch f _o -f duration T of the signal output of the counter 8 can be reduced so that it becomes shorter than the duration T _{of the} signal at the output of monostable multivibrator 9, thereby causing the appearance of the first the output of the signal multiplexer 10 with a duty cycle of Q _t , including the brake mechanism 2, and the appearance of additional braking torque from the brake mechanism.

При этом главный вал машины интенсивно тормозится. Постепенное уменьшение скорости увеличивает длительность Т сигнала на выходе счетчика 8, после достижения им длительности, равной Т_о, сигнал на первом выходе мультиплексора 10 исчезает, исчезает и дополнительный тормозной момент. По мере дальнейшего приближения истинного значения частоты вращения к заданному появлению сигнал на втором выходе мультиплексора 10, который растет до достижения равновесия приводного момента и момента сопротивления на главном валу машины, соответствующего заданной ступени скорости.In this case, the main shaft of the machine is intensively braked. A gradual decrease in speed increases the duration T of the signal at the output of the counter 8, after it reaches a duration equal to T _o , the signal at the first output of the multiplexer 10 disappears, and the additional braking torque also disappears. As the true value of the rotational speed is approached to a predetermined occurrence, the signal at the second output of the multiplexer 10, which grows until equilibrium of the drive moment and the moment of resistance on the main shaft of the machine corresponding to the given speed step.

Длительность Т_о опорного сигнала на выходе ждущего мультивибратора 9 устанавливается таким образом, что при выбранном соотношении размеров шкивов ременной передачи от двигателя со сцепным и тормозным механизмами к главному валу машины максимальному номеру ступени скорости соответствует максимальная частота вращения главного вала машины.The duration T _{o of the} reference signal at the output of the waiting multivibrator 9 is set in such a way that, with the selected ratio of the belt pulley sizes from the engine with the coupling and brake mechanisms to the main shaft of the machine, the maximum speed step number corresponds to the maximum speed of the main shaft of the machine.

Ждущий мультивибратор 9 может быть реализован на микросхеме К 155 АГ 1, счетчик 8-К 561ИЕ11, мультиплексор 10-К561КП1, или аналогичных им по функциональному назначению электронных компонентах. Остальные элементы могут быть вполне выполнены, как в прототипе. The standby multivibrator 9 can be implemented on the K 155 AG 1 chip, the 8-K 561IE11 counter, the 10-K561KP1 multiplexer, or electronic components similar in functionality to them. The remaining elements can be fully implemented, as in the prototype.

Достоинствами изобретения являются простота и однозначность его настройки при изменении размеров шкивов ременной передачи либо других параметров машины, изменяющих коэффициент передачи системы, а также отсутствие каких-либо вычислительных преобразований в канале регулирования. (56) 1. Патент США N 4377778, кл. Н 02 Р 5/16, 1983. The advantages of the invention are the simplicity and uniqueness of its settings when changing the size of the belt pulleys or other machine parameters that change the transmission coefficient of the system, as well as the absence of any computational transformations in the control channel. (56) 1. U.S. Patent No. 4,377,778, cl. H 02 P 5/16, 1983.

2. Заявка ФРГ N 3243549, кл. Н 02 Р 15/02, 1984. 2. Application of Germany N 3243549, CL H 02 P 15/02, 1984.

3. Патент США N 4386301, кл. Н 02 Р 5/04, 1983. 3. US patent N 4386301, CL. H 02 P 5/04, 1983.

Claims

DIGITAL ELECTRIC DRIVE OF A SEWING MACHINE, comprising an electric motor with coupling and brake mechanisms and a tachogenerator connected to the main shaft of the sewing machine, a knob associated with the control pedal of the sewing machine, and a counter, characterized in that a waiting multivibrator and multiplexer are introduced into it, the first input being the counter is connected to the output of the tachogenerator, the second to the output of the master, the outputs of the standby multivibrator and the counter are connected respectively to the first and second inputs of the multiplexer, the first and second outputs of which th connected respectively to the brake and clutch mechanism, and the third output is connected to the input of monostable meltivibratora and to the third input of the counter.