变频器与伺服电机在绣花机床上的应用

1 引言 计算机绣花机是目前最先进的绣花机械，它能使传统的手工绣花得到高速度、高效率的实现，并且还能实现手工绣花无法达到的“多层次、多功能、统一性和完美性”的要求，它是一种体现多种高新科技的机电产品。以前我国绣花机的市场一直被日本机器垄断，几乎看不到国内生产的机器，但是随着这几年的发展，国产绣花机如沐春风，开始在市场上崭露头角。国产绣花机通过近年来的成长、发展，质量有很大的提高，性能稳定，又有很强的价格优势，性价比优势更为明显。国产绣花机以前基本全部使用日系品牌伺服电机，现在台达伺服凭借优异的性能和具有竞争力的价格打破日系品牌的垄断进入绣花机行业，并与国内某计算机绣花机生产龙头企业达成长期供货协议。2 绣花机系统主要构成计算机控制系统:国内大部分为北京京大豪公司的系统。移框系统:两组步进电机带动布框在水平面横向和纵向移动，配合针头上下绣出各种图案。主轴系统:主轴带动针头动作，使用普通电机加变频器，滑差电机，伺服电机。3 毛巾绣机工作原理 在此以单台绣花机使用伺服电机数量较多的毛巾绣机为例，一般毛巾绣机使用三台伺服电机:主轴，D轴，H轴。主轴始终向一个方向旋转，通过机械凸轮机构带动针头上下动作，毛巾绣机一般针头上下每分钟500次以上，平绣机在每分钟1000次以上。D轴用于调整针尖方向，保证针尖上用来勾线的豁口朝着针头运动的方向（相对布框移动），针头每上下一次就调整一次。H轴用于换色和饶线，利用一个定位销自动在换色和饶线之间切换，饶线时该轴保证送线方向与针尖上豁口方向垂直便于勾线，针头每上下一次就动作一次。4 伺服相关参数设置主轴:P1-00=31，设定伺服接受脉冲命令的型式;P1-01=0，设定伺服控制模式为位置模式;P1-44=343，电子齿轮比分子;P1-45=17，电子齿轮比分母;P2-10=1，ServoON信号常ON。D轴:P1-00=31，设定伺服接受脉冲命令的型式;P1-01=0，设定伺服控制模式为位置模式;P1-44=1000，电子齿轮比分子;P1-45=36，电子齿轮比分母。H轴:P1-00=31，设定伺服接受脉冲命令的型式;P1-01=100，设定伺服控制模式为位置模式;P1-44=50，电子齿轮比分子;P1-45=36，电子齿轮比分母;P2-12=143，切换电子齿轮比，换色和饶线时需要切换电子齿轮比;P2-60=1000，第二电子齿轮比分子。5 相应的软件设置 以上为基本参数设置，待各轴试运转完成后，再根据各轴负载状况和使用要求的不同调整相关增益，让整个系统运行更加平稳顺畅。 台达伺服在调试过程中提供了非常便利的软件（如上图），利用伺服驱动器内置的自动惯量估测功能测出负载惯量比JL/Jm填入软件中，再根据使用要求填入需要的响应频宽B.W.，选择匹配的马达型号后，软件可以计算出一套最匹配的增益参数，然后下载到驱动器。三个轴向中，主轴朝一个方向旋转对伺服电机要求不是很高，增益可以调整的低一些。D轴和H轴要高速频繁启停，增益要调整的高一些。6 台达伺服的特点 台达ASD系列以PM型AC伺服马达为主力，控制回路采用高速数字信号处理器（DSP），可以高速、高精度地完成各种复杂控制的运算;再加上把现代控制理论的一些成果应用于交流伺服驱动系统。采用强健性控制技术，使得伺服马达的低速特性更佳，增益自动调整，指令平滑功能的设计，软件分析与监控，使得ASD系列交流伺服真正做到高性能，高响应，高精度，高可靠，5机一体的的设计思想，通讯功能的加强（RS-232/485/422），内涵位置控制器的设计，更加方便架构成本更低的控制方案。 主要特点:五机一体、内含运动控制器、自动增益调整、内建RS-232/485/422、指令平滑、Robust控制。7 结束语 随着国内绣花机生产企业生产能力的提升，绣花机市场的竞争将更加激烈。台达伺服电机凭借极具竞争力的价格和优异的性能也必将更受各绣花机生产企业青睐，也将在纺织业开创新的局面。