1. 工業(yè)縫紉機的發(fā)展概述

　　18世紀工業(yè)革命之前，人們主要依靠縫制結扎義務，主要使用的工具是“針”。隨著工業(yè)革命的推進，紡織工業(yè)大生產(chǎn)促進了縫紉機的發(fā)明和發(fā)展。

　　現(xiàn)今隨著伺服電機、步進電機、氣動、數(shù)控技術在縫紉機上的應用，實現(xiàn)了變速控制、送料控制、自動剪線、自動倒縫、自動抬壓腳等功能。工業(yè)縫紉機機械構造趨向簡易化，功能趨向智能化，出現(xiàn)了花樣機、模板機、自動裁床、帶移料工作臺的縫紉機等等。

　　1.1 工業(yè)縫紉機的簡述

　　縫紉設備是利用專用縫紉線在加工材料上縫制線透，仲各種加工材料縫合在一起的機器，縫紉設備的加工材料可以是生活中常見的物品，如棉、麻、絲、人造纖維等織物，還可以是皮革、塑料、紙張等制品。相比于手工經(jīng)制，縫紉機加工的線跡更加整齊美觀，平整牢固。

圖1. 5D工業(yè)縫紉機

　　1.2 工業(yè)縫紉機的發(fā)展趨勢

　　1.2.1國外縫紉機的發(fā)展現(xiàn)狀分析

　　首先，分析國外縫紉機的發(fā)展現(xiàn)狀。國外致力于研究縫紉機的高速化，可縫性能研究，全自動化研究，直接驅動研究，交流伺服研究，自動補充底線研究等。日本，德國，韓國是交流伺服研究的代表國家。這些國家對交流伺服研究大部分集中在數(shù)字控制的交流伺服系統(tǒng)或者交流變頻中。由于工業(yè)平縫機存在的缺點顯著，例如體積較大，結構復雜，難以有效維護，所以人們逐步深人到直接驅動研究

　　中?？p紉機主要在鞋帽，箱包，服裝等的縫紉工作中有應用這些產(chǎn)品在加工環(huán)節(jié)必須不受到油污染。但是縫紉機畢竟屬于機械產(chǎn)品，在運行的時候又采用高速度運行，所以針對如此高速度運轉的縫紉機必須采用潤滑系統(tǒng),保障高速運行下整體結構處于穩(wěn)定狀態(tài)近年來，縫紉機公司致力于微油化、無油化技術研究，這也就代表著縫紉設備領域中有了新的發(fā)展方向。

　　1.2.2國內(nèi)縫紉機的發(fā)展現(xiàn)狀分析

　　隨著時代的發(fā)展，我國的各項生產(chǎn)事業(yè)也在不斷發(fā)展，縫紉生產(chǎn)企業(yè)也是如此，緊隨時代發(fā)展的步伐，追趕國際化的發(fā)展潮流。僅僅把握國際縫紉機機械前沿技術，緊密圍繞機電兩個關鍵結構展開深人探討。畢竟國內(nèi)整體技術水平有限，因此相比較國外，還是有一定差距。無論是生產(chǎn)水平還是加工工藝都有待于進一步提升。國內(nèi)縫紉機行業(yè)反映出來的主要問題有，仿制國外產(chǎn)品現(xiàn)象突出。缺乏創(chuàng)新能力，材料及熱處理工藝有待提升，對技術開發(fā)體系的重視程度有待于強化，產(chǎn)品立項前的市場管理活動有待于進一步規(guī)范產(chǎn)品的研發(fā)缺乏一個整合企業(yè)資源清晰的研發(fā)流程等。我國是世界上最大的縫制機械生產(chǎn)和銷售國家，國內(nèi)縫制機械總產(chǎn)量占到世界總量的八成以上。雖然是縫紉機生產(chǎn)大國，但是還不是強國，自動化智能化程度還有待于進一步提升，必須想方設法倡導創(chuàng)新，研發(fā)出功能豐富的縫紉機設備，以創(chuàng)新帶動縫紉機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從跟隨式走向跨越式發(fā)展階段。我國在把握好成本方面優(yōu)勢的同時也要注重技術優(yōu)勢的占據(jù)，促進縫紉機整機技術水平不斷提升，致力于具有自主知識產(chǎn)權的高性能工業(yè)平縫機控制系統(tǒng)的研究。在國際縫紉機市場中站穩(wěn)腳步。

　　1.2 工業(yè)縫紉機設備簡介

　　工業(yè)縫紉機(industrial sewing machine)是適于縫紉工廠或其他工業(yè)部門中大量生產(chǎn)用的縫制工件的縫紉機。服裝、鞋帽、等需要用縫紉機的工廠都是用工業(yè)縫紉機。

　　隨著工業(yè)縫紉機的不斷發(fā)展，驅動工業(yè)縫紉機的電動機及其控制技術也在產(chǎn)生技術革新，到目前為止已經(jīng)有四代產(chǎn)品，即摩擦片式異步電機(離合

　　器電機)、渦流式異步電機、混合步進式電機和交流伺服電機。

圖2. 工業(yè)縫紉機結構圖

　　2. 禾川工業(yè)縫紉機解決方案介紹

　　2.1目前市場主流解決方案

　　離合器電機是工業(yè)縫紉機上應用時間最長的電機，主要的優(yōu)點是結構簡單可靠，啟動和剎車時間短，滿足工業(yè)縫紉機快速啟停的要求，行業(yè)應用量大、成本低，中低端的工業(yè)縫紉機主要采用離合器電機。缺點是整機效率低，特別縫紉機停止期間，電機仍然在工作并耗電，同時，離合器和摩擦片需定期更換，維護工作量較大。為了滿足定位定針的要求，摩擦片式電子定位定針電動機也有應用，特點是起步快，但速度和針位控制精度差，且摩擦片的磨損會影響定位的可靠性，需經(jīng)常保養(yǎng)和維護。

　　2.2 禾川工業(yè)縫紉機解決方案

　　為了解決目前主流方案存在的問題，我們推出了一種全新的工業(yè)縫紉機解決方案：以禾川Q系列PAC為控制層，搭載X3E伺服一體機為驅動層。

圖3. 禾川工業(yè)縫紉機系統(tǒng)拓撲圖

　　這種全新的EtherCAT總線方案通過普通RJ45的網(wǎng)線來通訊，徹底解決了傳統(tǒng)方案布線復

　　雜，布線時間長的痛點。并且具備可靠性高，抗干擾能力強不會出現(xiàn)丟脈沖的優(yōu)點。X3E一體機超高功率密度設計實現(xiàn)更輕薄的體積，明顯的能耗節(jié)省，在同等功率配置下，四合一節(jié)省40%，六合一節(jié)省50%，在相同制動應用場合下，四合一節(jié)省20%，六合一節(jié)省30%。

　　這是一種輔助送料的工業(yè)縫紉機控制系統(tǒng)，適用于平面直線自動縫制作業(yè)，該系統(tǒng)涉及PAC編程控制的工業(yè)縫紉機技術領域,其主要包括控制層、人機交互層、驅動層和執(zhí)行設備。

　　i.控制層：連接人機交互,用于將操作者所需要的產(chǎn)品參數(shù)通過人機交互界面輸入至PAC，再通過PAC內(nèi)部存儲的縫紉程序進行處理并生成相應的控制信號驅動下位;

　　ii.人機交互層：用于和控制層之間進行數(shù)據(jù)交互，通過觸摸式顯示器把人和機器連為一體的智能化界面。它是替代傳統(tǒng)控制按鈕和指示燈的智能化操作顯示終端。它可以用來設置參數(shù)，顯示數(shù)據(jù)，監(jiān)控設備狀態(tài)。更方便、快捷、表現(xiàn)力更強，并可簡化為PLC的控制程序，創(chuàng)造了友好的人機界面。

　　ii.驅動層：分別連接控制層以及執(zhí)行設備,用于接收控制層輸出的控制信號,并將控制信號進行放大處理后輸出至執(zhí)行設備執(zhí)行;

　　上述驅動層包括：

　　主軸電機：用于驅動縫紉機針桿帶動機針做上下往復運動。

　　輔助電機：用于驅動送料機構的水平方向運動，以及執(zhí)行控制層所發(fā)出的CNC算法軌跡;

　　壓腳和剪線氣缸：連接執(zhí)行設備中的壓腳和剪線機構，用于驅動壓腳沿豎直方向運動，進行剪線操作。

　　根據(jù)自動縫制的控制要求，該系統(tǒng)主要特征包括：

　　自動運行指令：上述控制層對自動運行指令處理并生成相應的控制信號，驅動縫紉機實時縫制加工操作。

　　手動運行指令：供操作者控制電機定位，實時調試，參數(shù)修改設置。

　　回原運行指令：供操作者對整機設備進行初始化調節(jié)。

圖3. 禾川工業(yè)縫紉機系統(tǒng)控制框圖

　　3. 禾川Q1控制器CNC功能介紹

　　CNC功能即實現(xiàn)軌跡控制的一種運控功能，其目標不僅對“起始點” 與“目標點” 的位置，而且對兩點之間所經(jīng)過的軌跡，也要求按希望的運動路徑進行控制。

　　通過同時控制多個軸的運動，使得設備運動部件，按照所需的軌跡運動，或工具與工件之間的相對運動，實現(xiàn)所需的加工。

　　CNC典型的應用包括圖形雕繪、立體雕刻、機床加工、機械手搬運、裝配、運動平臺控制等。

　　HCQ1支持PLCopen規(guī)范的CNC運控功能，支持直角坐標系的3軸直線和螺旋線插補

　　HCQ1系統(tǒng)軟件中，帶有SM3_CNC.library庫，無需特別的附件，即具有CNC軌跡插補控制功能，支持直角坐標系的插補功能、支持SCARA、DELTA等運動機構的坐標變換等功能，用以控制這些設備的動作。

　　4、結束語

　　禾川工業(yè)縫紉機控制系統(tǒng)適用性強，且縫紉過程中不需要縫紉操作工配合輔助送料，節(jié)約人力成本的同時有效的提升生產(chǎn)效率，并且使縫制產(chǎn)品的品質和一致性得到充分的保證。

　　雖然現(xiàn)在再工業(yè)縫紉機市場上仍由許多采用價格低廉的離合器電機，但是伺服電機的普及已成為趨勢，順應了工業(yè)縫紉機由簡單控制到自動化和機電一體化發(fā)展的潮流。