专利名称：缝制设备上下停针位控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及缝制设备领域，尤其是一种缝制设备上下停针位控制装置。适用
于电脑化的缝制设备。
背景技术：
当前市场上，电脑化的缝制设备已经越来越多，这类设备一般由伺服电机，伺服控 制器，上下停针定位装置，操作面板等组成。以实现高速启停，精确上下停针，简单编程等功 能。 目前，几乎所有的缝制设备伺服控制系统都带有的操作面板，可以实现简单的编 程与系统运行参数修改的功能。而要实现上下停针这个功能，则需电脑控制系统根据安装 在缝制设备主轴上的上下停针定位装置来感知主轴的位置，再配合电机上的编码器，来得 到机针的实际位置。 缝制设备主轴上的传感设备最常用的有两种第一种是光电式，通过在缝制设备 主轴附近的固定位置安装反射式红外光电传感器，并在主轴手轮上的内侧与反射式红外光 电传感器所在的同心圆上装置反射镜片，根据镜片的有效反射与无效反射来确定绝对位 置。第二种是电磁式，通过在主轴附近的固定位置装置霍尔传感器，配合装置主轴手轮上的 定位磁钢，根据磁钢的有效与无效感应来得到绝对位置。这两种方式都有相对的局限性，首 先是调整繁琐，每次调整都必须用工具把定位磁钢或反射镜片在圆弧上前后移动，多次试 验后才能找到正确的停针位置；其次是调整范围有限，为了保证机械强度，手轮上的圆弧形 螺丝槽口一般最多只能开到30度，即每个停针位的调整范围只有30度。如上海鲍麦克斯 电子科技的缝纫机车针定位装置(200420020224. 0)，宁波韵升股份有限公司的工业缝纫机 的车针定位装置(CN200620141598. 7)等，均采用了给每个停针位置在机头或者电机上安 装一个固定的检测装置(光电式或电磁式)来分别检测位置，实现上下停针位，其调整方式 只能是机械式的调整。 缝制设备伺服控制系统的编码器在电机控制系统中有二个作用一是检测电机定 子与转子的相对位置，二是检测电机转子的旋转速度。而在电机上一般使用由一组光中断 器和一金属编码盘构成的光电编码器来取得速度与位置信号，在电机转子轴上固连一个沿 周边均布有多个径向窄缝的编码盘，将一对光电编码对管分别设置在该编码盘的上下两侧 并对准窄缝，由电机控制器从该光电编码对管得到正交的A、 B两路脉冲信号，再通过数字 信号处理器(DSP)或微程序控制器(MCU)的正交编码接口 (QEI)进行数据处理，从而得到 电机的转速、转子和定子的相对位置，将这个相对位置与安装于缝制设备主轴上的上下停 针信号传感器相互配合，从而实现精确的上下停针功能。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种缝制设备上下停针位控制装置，该装 置将原先设在缝制设备主轴上的传感设备与缝制设备伺服电机上现成的资源一一电机测
3速用光电编码器全部集成在电机转子轴上，以图使产品的结构更加简单、性能更加可靠、生 产成本更低，该装置还应停针精度高、操作方便、应用广泛。 本实用新型所采用的技术方案是缝制设备上下停针位控制装置，其特征在于该 控制装置包括数字信号处理器、光耦驱动电路、智能功率模块、伺服控制器部件和操作面 板，所述伺服控制器部件由伺服电机和装在伺服电机转子轴输出端上的光电编码器和零位 信号传感器组成，其中 数字信号处理器，用于与操作面板实现通讯，从操作面板上读取各个设置的位移
角度数值并存于数字信号处理器的片内RAM中；然后，数字信号处理器通过输出口 P丽l
P丽6输出交变脉冲信号至光耦驱动电路； 光耦驱动电路，用于隔离并驱动智能功率模块； 智能功率模块，用于产生交变电流并加于伺服电机的绕组上； 伺服控制器部件，通过其中的零位信号传感器产生零位信号，并经IsynUP/DN接
口传至数字信号处理器；同时，伺服控制器部件中的光电编码器产生角度位移信号，输出反
馈给数字信号处理器。 所述光电编码器包括装在伺服电机转子轴输出端上的编码盘和编码盘外侧的线
路板，线路板面向编码盘一侧装有一组光电对管，编码盘的边缘穿过各光电对管。 所述零位信号传感器包括装在所述线路板背面的一个霍尔传感器，并且在线路板
外侧的伺服电机转子轴输出端上同轴安装定位片，该定位片上对应于霍尔传感器的半径上
设有一个磁钢。 所述光电对管为四个。 所述编码盘开有180个径向窄缝。 所述伺服控制器部件的外面罩有防尘罩。 本实用新型的有益效果是本装置基于缝制设备上下停针位置必定在电机旋转一 圈(360度)范围内的原理，利用缝制设备伺服电机上现成的资源——电机测速用光电编码 器取得角度位移信号，配合从伺服电机转子轴(主轴)对位置——零位信号，通过数字信号 处理器计算并通过智能功率模块控制伺服电机精确定位来实现缝制设备的上下停针位，不 仅去除了原来缝制设备与控制器之间复杂的连接线，使产品简单化，而且极大提高了产品 的可靠性，同时也降低了缝制设备上下停针装置的硬件成本，并使停针精度更高，针位调整 可以直接在操作面板上进行，且调整范围为0 360° ，使缝制设备伺服控制系统的应用面 更加广泛。
图1是本实用新型的系统电路框图。 图2是本实用新型的机械结构图。 图3是本实用新型主视方向的分立图。 图4是图3中电机的右视图。 图5是图3中防尘罩的右视图。 图6本实用新型中编码盘的主视图。 图7是图6的左视图。
4[0025] 图8是本实用新型中线路板的主视图。 图9是图8的左视图。 图10是本实用新型中安装板的主视图。 图11是图10的左视图。
具体实施方式图1是本实施例的系统电路框图，控制装置包括数字信号处理器1、光耦驱动电路 2、智能功率模块3、伺服控制器部件4和操作面板5，所述伺服控制器部件4由伺服电机4-1 和装在伺服电机转子轴4-1-1输出端上的光电编码器4-2和零位信号传感器4-3组成，它 们的电信号流向及功能是 数字信号处理器l(型号为TMS320F2801)，用于与操作面板5实现通讯(通过RXD 和TXD接口 ，采用RX-485标准协议)，从操作面板上读取各个设置的位移角度数值并存于数 字信号处理器的片内RAM中待用；然后，数字信号处理器1通过输出口 P丽l P丽6输出交 变脉冲信号至光耦驱动电路2 ; 光耦驱动电路2主要由6个高速光耦6N137组成，用于隔离并驱动智能功率模块 3 ; 智能功率模块3 (型号为IRAMX16UP60A)，用于产生交变电流并加于伺服电机4_1 的绕组，使之旋转。 在伺服控制器部件4中，其中的零位信号传感器4-3用于产生零位信号，它安装在 伺服电机转子轴4-l-l的输出端上，其输出信号经Isyn UP/DN接口传至数字信号处理器1 ; 同时，伺服控制器部件4中的光电编码器4-2产生角度位移信号，通过DIl、 DI2、 DI3、 QEP1 和QEP2 口输出反馈给数字信号处理器1。 如图2、图3、图4、图6、图7、图8、图9所示，所述光电编码器4_2包括装在伺服电 机转子轴4-1-1输出端上的编码盘4-2-l，该编码盘的边缘沿径向开有180条窄缝，编码盘 用一轴套4-2-4和螺钉a固定在伺服电机的转子轴上，编码盘的外侧通过伺服电机上的安 装柱4-4开有U形槽的线路板4-2-2，线路板面向编码盘一侧装有四个光电对管4-2-3，装 配完成后编码盘带有窄缝边缘将穿过各光电对管的光路。 如图10、图11所示，所述零位信号传感器4-3包括装在所述线路板4-2-2背面的 一个霍尔传感器4-3-1，并且在线路板外侧的伺服电机转子轴输出端上用螺钉b同轴安装 定位片4-3-2，在该定位片上与霍尔传感器4-3-1相同半径处安装一个磁钢4-3-3。 为防止工作时灰尘进入到机器内部，在伺服控制器部件4的外面罩一防尘罩4-5， 如图5所示。 本实用新型的工作原理是系统初始化，数字信号处理器1通过RXD与TXD 口与 操作面板5通讯(通过RX_485标准协议)，从操作面板5上读取各个设置的位移角度数值 并存于数字信号处理器的片内RAM中待用；初始化完成，数字信号处理器1的P丽l P丽6 口输出交变脉冲信号，经过光耦驱动电路2高速光耦隔离后驱动智能功率模块3，智能功率 模块3产生交变电流加于伺服电机4-l的绕组，使之旋转；伺服电机旋转带动装置于转子轴 4-1-1上的磁感应铝合金定位片4-3-2，当磁感应铝合金定位片上的磁钢4-3-3越过装置于 线路板4-2-2上的霍尔传感器4-3-1时，产生零位信号，并通过Isyn UP/DN接口传至数字信号处理器l。 伺服电机4-1旋转的时带动编码盘4-2-1旋转，编码盘上180个径向窄缝与光电 对管4-2-3的共同作用下产生角度位移信号，并通过DI1、DI2、DI3、QEP1和QEP2 口传至数 字信号处理器1 ;数字信号处理器中的运算器根据从DIl DI3、 QEP1和QEP2 口获得的实 际角度位移信号与存于数字信号处理器片内RAM中的设定的角度位移数值作运算，当差值 为零时即为设置的相应停针位置，并通过P丽1 P丽6 口 ，经过高速光耦隔离后驱动智能功 率模块3，从而驱动伺服电机4-1，使之准确停针。
权利要求一种缝制设备上下停针位控制装置，其特征在于该控制装置包括数字信号处理器(1)、光耦驱动电路(2)、智能功率模块(3)、伺服控制器部件(4)和操作面板(5)，所述伺服控制器部件(4)由伺服电机(4-1)和装在伺服电机转子轴(4-1-1)输出端上的光电编码器(4-2)和零位信号传感器(4-3)组成，其中数字信号处理器(1)，用于与操作面板(5)实现通讯，从操作面板上读取各个设置的位移角度数值并存于数字信号处理器的片内RAM中；然后，数字信号处理器通过输出口PWM1～PWM6输出交变脉冲信号至光耦驱动电路(2)；光耦驱动电路(2)，用于隔离并驱动智能功率模块(3)；智能功率模块(3)，用于产生交变电流并加于伺服电机(4-1)的绕组上；伺服控制器部件(4)，通过其中的零位信号传感器(4-3)产生零位信号，并经Isyn UP/DN接口传至数字信号处理器(1)；同时，伺服控制器部件中的光电编码器(4-2)产生角度位移信号，输出反馈给数字信号处理器(1)。
2. 根据权利要求1所述的缝制设备上下停针位控制装置，其特征在于所述光电编码 器(4-2)包括装在伺服电机转子轴(4-1-1)输出端上的编码盘(4-2-1)和编码盘外侧的线 路板(4-2-2)，线路板面向编码盘一侧装有一组光电对管(4-2-3)，编码盘的边缘穿过各光 电对管。
3. 根据权利要求2所述的缝制设备上下停针位控制装置，其特征在于所述零位信号 传感器(4-3)包括装在所述线路板(4-2-2)背面的一个霍尔传感器(4-3-1)，并且在线路板 外侧的伺服电机转子轴输出端上同轴安装定位片(4-3-2)，该定位片上对应于霍尔传感器 (4-3-1)的半径上设有一个磁钢(4-3-3)。
4. 根据权利要求2所述的缝制设备上下停针位控制装置，其特征在于所述光电对管 (4-2-3)为四个。
5. 根据权利要求2所述的缝制设备上下停针位控制装置，其特征在于所述编码盘 (4-2-1)开有180个径向窄缝。
6. 根据权利要求1或2或3所述的缝制设备上下停针位控制装置，其特征在于所述 伺服控制器部件(4)的外面罩有防尘罩(4-5)。
专利摘要本实用新型涉及一种缝制设备上下停针位控制装置。本实用新型目的是提供一种结构简单、性能可靠、成本低、精度高的上下停针位控制装置。解决该问题的技术方案是缝制设备上下停针位控制装置，其特征在于该控制装置包括数字信号处理器、光耦驱动电路、智能功率模块、伺服控制器部件和操作面板，所述伺服控制器部件由伺服电机和装在伺服电机转子轴输出端上的光电编码器和零位信号传感器组成。本实用新型可用于电脑化的缝制设备。
文档编号D05B69/24GK201546036SQ20092020031
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月9日 优先权日2009年11月9日
发明者何恬, 李志军, 杞晓航, 王亚卡, 胡海强, 蒋中武, 许伟杰 申请人:杭州励磁自动化技术有限公司