[发明专利]高速缝制设备直驱智能伺服控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速缝制设备直驱智能伺服控制系统，主要用于高速缝制设备，尤其是高速包缝机、绷缝机直驱伺服控制系统。

背景技术

我国是世界缝制设备生产大国，约有70％的缝制设备产自中国。我国服装行业的缝纫机使用保有量在1000万台以上。在这些设备中，约有40％是包缝机和绷缝机，90％以上的设备都是使用传统离合器电机的电力拖动方式。使用伺服控制系统，相比之下，可以节能50％-60％、功效提高30％以上。

应用于特种缝制设备的伺服控制器，长期以来核心技术都是由发达国家所垄断，价格昂贵。企业要花大量的资金购买伺服控制系统和相关的产品，制约了我国缝制设备机电一体化的发展和综合实力提高。随着服装行业的发展，对生产设备的技术要求越来越高，特别是高档针织服装和休闲服装的生产，对高速、高效、节能的设备需求量越来越大；而包缝机和绷缝机是针织服装生产的关键设备。从目前市场应用情况看，除了有极少的进口设备外，国内生产基本处于空白。该项技术的研究与应用，对我国的传统行业的技术改造、技术进步与发展、自主技术的发展有重大的推进作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种结构简单、体积小的高速缝制设备直驱智能伺服控制系统，降低运转中传动环节的能量损耗、提高安全系数，同时能快速起动，精确控制电机停车位置，在待机时不会发生电机空转。

本发明所采用的技术方案是：高速缝制设备直驱智能伺服控制系统，其特征在于该系统包括电源输入电路、电机驱动电路、CPU控制模块、伺服控制器部件、人机界面电路和过流制动电路，所述电机驱动电路由智能功率模块和高速光耦构成；CPU控制模块集成了数字信号处理器和可编程逻辑阵列；伺服控制器部件包括了直流伺服电机、光电编码器和同步器，其中：

电源输入电路，用于将220V的交流电压转化为300V的直流电压，供智能功率模块使用；

电机驱动电路，用于驱动直流伺服电机；

CPU控制模块，通过数字信号处理器和可编程逻辑阵列完成信号的接收、运算和指令的输出；

伺服控制器部件中的光电编码器用于感应电机输出轴的位置和速度，并直接传输给数字信号处理器；同时，伺服控制器部件中的同步器用于感应上下针位，并传输给可编程逻辑阵列；

人机界面电路，用于完成命令的输入、显示以及与CPU控制模块的通讯；

过流制动电路，用于比较从电机驱动电路输入的采样电压与开关电源内部的设定电压，并将比较结果传输至CPU控制模块，控制模块通过指令开启制动回路，进行制动放电。

所述电源输入电路在桥式整流的输出端接有两个容量为330uF/450V的电容C₁和C₂；

所述电机驱动电路中的智能功率模块型号为IRAMX16UP60A，其六个引脚H1N1、H1N2、H1N3、L1N1、L1N2、L1N3分别与六个高速光耦连接，六个高速光耦的另一端与数字信号处理器的输出端PWM1～PWM6相连；智能功率模块的三相输出U、V、W连接至直流伺服电机。

所述光电编码器通过3个位置信号发生器产生Sa、Sb、Sc和一个速度信号发生器产生M-Speed，以得到直流伺服电机转动特性，并经数据输出口Sa、Sb、Sc、A和B直接传输给数字信号处理器进行运算处理；所述同步器的两个针位信号输入口SYN_UP和SYN_DOWN接收来自直流伺服电机4-1的上下针位信号并传输给可编程逻辑阵列。

用于感应3个位置信号和一个速度信号的光电编码器和用于感应上下针位信号的霍尔传感器安装在同一个线路板上，并装置于直流伺服电机的转轴上。

所述过流制动电路包括比较器IC₁和开关电源，其中一个输入端IPMC经采样电阻Rt接智能功率模块的IC驱动芯片，另一个输入端IPMS接开关电源，比较器IC₁的输出端连接至可编程逻辑阵列。

所述人机界面电路包括RS485通讯模块、单片机以及键盘和显示器，单片机的一端与键盘和显示器相连，用于操作和显示，另一端经RS485通讯模块的RXD和TXD与可编程逻辑阵列进行通讯。

所述直流伺服电机的转轴依次通过电机传动啮合机构和机头传动机构连接至缝纫机机头。

所述电机传动啮合机构包括通过螺钉与直流伺服电机的转轴同轴连接的圆柱形过渡件，该过渡件的连接端面上均匀布置三个与过渡件一体的插接块。

所述机头传动机构与缝纫机转轴同轴布置，且其中一个端面上开设三个与插接块相配合的插接槽。