1. 工業(yè)縫紉機(jī)的發(fā)展概述

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

　　現(xiàn)今隨著伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、氣動(dòng)、數(shù)控技術(shù)在縫紉機(jī)上的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了變速控制、送料控制、自動(dòng)剪線、自動(dòng)倒縫、自動(dòng)抬壓腳等功能。工業(yè)縫紉機(jī)機(jī)械構(gòu)造趨向簡(jiǎn)易化，功能趨向智能化，出現(xiàn)了花樣機(jī)、模板機(jī)、自動(dòng)裁床、帶移料工作臺(tái)的縫紉機(jī)等等。

　　1.1 工業(yè)縫紉機(jī)的簡(jiǎn)述

　　縫紉設(shè)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(jī)器，縫紉設(shè)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(jī)加工的線跡更加整齊美觀，平整牢固。

圖1. 5D工業(yè)縫紉機(jī)

　　1.2 工業(yè)縫紉機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

　　1.2.1國外縫紉機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

　　首先，分析國外縫紉機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀。國外致力于研究縫紉機(jī)的高速化，可縫性能研究，全自動(dòng)化研究，直接驅(qū)動(dòng)研究，交流伺服研究，自動(dòng)補(bǔ)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(duì)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(jī)存在的缺點(diǎn)顯著，例如體積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以有效維護(hù)，所以人們逐步深人到直接驅(qū)動(dòng)研究

　　中?？p紉機(jī)主要在鞋帽，箱包，服裝等的縫紉工作中有應(yīng)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(jī)畢竟屬于機(jī)械產(chǎn)品，在運(yùn)行的時(shí)候又采用高速度運(yùn)行，所以針對(duì)如此高速度運(yùn)轉(zhuǎn)的縫紉機(jī)必須采用潤滑系統(tǒng),保障高速運(yùn)行下整體結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)近年來，縫紉機(jī)公司致力于微油化、無油化技術(shù)研究，這也就代表著縫紉設(shè)備領(lǐng)域中有了新的發(fā)展方向。

　　1.2.2國內(nèi)縫紉機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

　　隨著時(shí)代的發(fā)展，我國的各項(xiàng)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(shí)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(jī)機(jī)械前沿技術(shù)，緊密圍繞機(jī)電兩個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)展開深人探討。畢竟國內(nèi)整體技術(shù)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(jìn)一步提升。國內(nèi)縫紉機(jī)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(duì)技術(shù)開發(fā)體系的重視程度有待于強(qiáng)化，產(chǎn)品立項(xiàng)前的市場(chǎng)管理活動(dòng)有待于進(jìn)一步規(guī)范產(chǎn)品的研發(fā)缺乏一個(gè)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(jī)械生產(chǎn)和銷售國家，國內(nèi)縫制機(jī)械總產(chǎn)量占到世界總量的八成以上。雖然是縫紉機(jī)生產(chǎn)大國，但是還不是強(qiáng)國，自動(dòng)化智能化程度還有待于進(jìn)一步提升，必須想方設(shè)法倡導(dǎo)創(chuàng)新，研發(fā)出功能豐富的縫紉機(jī)設(shè)備，以創(chuàng)新帶動(dòng)縫紉機(jī)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(shì)的同時(shí)也要注重技術(shù)優(yōu)勢(shì)的占據(jù)，促進(jìn)縫紉機(jī)整機(jī)技術(shù)水平不斷提升，致力于具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能工業(yè)平縫機(jī)控制系統(tǒng)的研究。在國際縫紉機(jī)市場(chǎng)中站穩(wěn)腳步。

　　1.2 工業(yè)縫紉機(jī)設(shè)備簡(jiǎn)介

　　工業(yè)縫紉機(jī)(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(jī)。服裝、鞋帽、等需要用縫紉機(jī)的工廠都是用工業(yè)縫紉機(jī)。

　　隨著工業(yè)縫紉機(jī)的不斷發(fā)展，驅(qū)動(dòng)工業(yè)縫紉機(jī)的電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)也在產(chǎn)生技術(shù)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(jī)(離合

　　器電機(jī))、渦流式異步電機(jī)、混合步進(jìn)式電機(jī)和交流伺服電機(jī)。

圖2. 工業(yè)縫紉機(jī)結(jié)構(gòu)圖

　　2. 禾川工業(yè)縫紉機(jī)解決方案介紹

　　2.1目前市場(chǎng)主流解決方案

　　離合器電機(jī)是工業(yè)縫紉機(jī)上應(yīng)用時(shí)間最長的電機(jī)，主要的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，啟動(dòng)和剎車時(shí)間短，滿足工業(yè)縫紉機(jī)快速啟停的要求，行業(yè)應(yīng)用量大、成本低，中低端的工業(yè)縫紉機(jī)主要采用離合器電機(jī)。缺點(diǎn)是整機(jī)效率低，特別縫紉機(jī)停止期間，電機(jī)仍然在工作并耗電，同時(shí)，離合器和摩擦片需定期更換，維護(hù)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(dòng)機(jī)也有應(yīng)用，特點(diǎn)是起步快，但速度和針位控制精度差，且摩擦片的磨損會(huì)影響定位的可靠性，需經(jīng)常保養(yǎng)和維護(hù)。

　　2.2 禾川工業(yè)縫紉機(jī)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(jī)解決方案：以禾川Q系列PAC為控制層，搭載X3E伺服一體機(jī)為驅(qū)動(dòng)層。

圖3. 禾川工業(yè)縫紉機(jī)系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　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(fù)

　　雜，布線時(shí)間長的痛點(diǎn)。并且具備可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)不會(huì)出現(xiàn)丟脈沖的優(yōu)點(diǎn)。X3E一體機(jī)超高功率密度設(shè)計(jì)實(shí)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(dòng)應(yīng)用場(chǎng)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(jī)控制系統(tǒng)，適用于平面直線自動(dòng)縫制作業(yè)，該系統(tǒng)涉及PAC編程控制的工業(yè)縫紉機(jī)技術(shù)領(lǐng)域,其主要包括控制層、人機(jī)交互層、驅(qū)動(dòng)層和執(zhí)行設(shè)備。

　　i.控制層：連接人機(jī)交互,用于將操作者所需要的產(chǎn)品參數(shù)通過人機(jī)交互界面輸入至PAC，再通過PAC內(nèi)部存儲(chǔ)的縫紉程序進(jìn)行處理并生成相應(yīng)的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)下位;

　　ii.人機(jī)交互層：用于和控制層之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，通過觸摸式顯示器把人和機(jī)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(shè)置參數(shù)，顯示數(shù)據(jù)，監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。更方便、快捷、表現(xiàn)力更強(qiáng)，并可簡(jiǎn)化為PLC的控制程序，創(chuàng)造了友好的人機(jī)界面。

　　ii.驅(qū)動(dòng)層：分別連接控制層以及執(zhí)行設(shè)備,用于接收控制層輸出的控制信號(hào),并將控制信號(hào)進(jìn)行放大處理后輸出至執(zhí)行設(shè)備執(zhí)行;

　　上述驅(qū)動(dòng)層包括：

　　主軸電機(jī)：用于驅(qū)動(dòng)縫紉機(jī)針桿帶動(dòng)機(jī)針做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

　　輔助電機(jī)：用于驅(qū)動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的水平方向運(yùn)動(dòng)，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(shè)備中的壓腳和剪線機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)壓腳沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行剪線操作。

　　根據(jù)自動(dòng)縫制的控制要求，該系統(tǒng)主要特征包括：

　　自動(dòng)運(yùn)行指令：上述控制層對(duì)自動(dòng)運(yùn)行指令處理并生成相應(yīng)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)縫紉機(jī)實(shí)時(shí)縫制加工操作。

　　手動(dòng)運(yùn)行指令：供操作者控制電機(jī)定位，實(shí)時(shí)調(diào)試，參數(shù)修改設(shè)置。

　　回原運(yùn)行指令：供操作者對(duì)整機(jī)設(shè)備進(jìn)行初始化調(diào)節(jié)。

圖3. 禾川工業(yè)縫紉機(jī)系統(tǒng)控制框圖

　　3. 禾川Q1控制器CNC功能介紹

　　CNC功能即實(shí)現(xiàn)軌跡控制的一種運(yùn)控功能，其目標(biāo)不僅對(duì)“起始點(diǎn)” 與“目標(biāo)點(diǎn)” 的位置，而且對(duì)兩點(diǎn)之間所經(jīng)過的軌跡，也要求按希望的運(yùn)動(dòng)路徑進(jìn)行控制。

　　通過同時(shí)控制多個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，使得設(shè)備運(yùn)動(dòng)部件，按照所需的軌跡運(yùn)動(dòng)，或工具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)所需的加工。

　　CNC典型的應(yīng)用包括圖形雕繪、立體雕刻、機(jī)床加工、機(jī)械手搬運(yùn)、裝配、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)控制等。

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

　　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(bǔ)控制功能，支持直角坐標(biāo)系的插補(bǔ)功能、支持SCARA、DELTA等運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)變換等功能，用以控制這些設(shè)備的動(dòng)作。

　　4、結(jié)束語

　　禾川工業(yè)縫紉機(jī)控制系統(tǒng)適用性強(qiáng)，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(shí)有效的提升生產(chǎn)效率，并且使縫制產(chǎn)品的品質(zhì)和一致性得到充分的保證。

　　雖然現(xiàn)在再工業(yè)縫紉機(jī)市場(chǎng)上仍由許多采用價(jià)格低廉的離合器電機(jī)，但是伺服電機(jī)的普及已成為趨勢(shì)，順應(yīng)了工業(yè)縫紉機(jī)由簡(jiǎn)單控制到自動(dòng)化和機(jī)電一體化發(fā)展的潮流。