伺服在全自動電腦橫機(jī)市場發(fā)展空間分析

    中國的針織行業(yè)有世界工廠之稱，在這個(gè)巨大的工廠中保守估計(jì)，有電腦橫機(jī)4萬余臺，電動橫機(jī)12萬余臺，而手搖橫機(jī)的數(shù)量在百萬臺之上。近三年，中國年均進(jìn)口電腦橫機(jī)仍保持4000臺～5000臺。從這些數(shù)字上可以明顯的看出全自動電腦橫機(jī)的市場潛力非常巨大。

    在國內(nèi)有5萬多家從事羊毛衫生產(chǎn)的加工廠，從這個(gè)數(shù)字來看，平均每家工廠擁有的電腦橫機(jī)不足1臺。而擁有電腦橫機(jī)最多的加工工廠有近1500臺電腦橫機(jī)。從這幾個(gè)數(shù)字上，我們可以看出，現(xiàn)在電腦橫機(jī)的普及程度并不高，有很多的羊毛衫加工廠還沒有使用電腦橫機(jī)，而現(xiàn)在從手搖橫機(jī)向電腦橫機(jī)發(fā)展的大潮已經(jīng)來臨，在這種趨勢下，電腦橫機(jī)的市場空間被大大的擴(kuò)張。在市場需求的推動下，將會有更多的工廠開始使用全自動電腦橫機(jī)。

    從國際市場的需求上來看，在人民幣不斷升值、貿(mào)易壁壘越來越多的大環(huán)境下，想要通過廉價(jià)勞動力來進(jìn)行低附加值加工，從而獲取利潤已經(jīng)是舉步唯艱，只有從產(chǎn)品質(zhì)量上提高競爭力，才是獲得利潤的真正渠道。電腦橫機(jī)可以做到比手搖橫機(jī)很難才能達(dá)到的工藝水平。所以，通過電腦橫機(jī)可以生產(chǎn)更高附加值的毛衫，使廠家獲得更大利潤。

    綜上所述，我們可以明確判斷，電腦橫機(jī)的市場空間巨大，在國內(nèi)市場中對于電腦橫機(jī)的需求將會越來越大。目前國內(nèi)電腦橫機(jī)行業(yè)里單（雙）系統(tǒng)都是配套兩套交流伺服，主伺服用于機(jī)頭驅(qū)動系統(tǒng)，搖床伺服用于針床移位系統(tǒng)。隨著電腦橫機(jī)市場需求越來越大，伺服做為一個(gè)主要精密傳動配套部件將會迎來一個(gè)廣闊的巨大的市場空間。

    全自動電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)解決方案流程圖

    一、軟件數(shù)據(jù)流圖：  

圖1軟件數(shù)據(jù)流圖

    從圖1電腦橫機(jī)控制數(shù)據(jù)流程圖中我們可以清楚地看到數(shù)據(jù)在電腦橫機(jī)加工過程中的流向。下面對數(shù)據(jù)流程圖做些說明：

    1、花型準(zhǔn)備系統(tǒng)根據(jù)衣片樣品所需的組織或者圖案，按照衣片參數(shù)，比如編織密度，衣片寬度，衣片長度，編織速度，編織系統(tǒng)等等，生成衣片編織控制代碼。

    2、花型文件編譯器對操作人員輸入的花型文件進(jìn)行編譯，如果輸入有誤或者不符合花型文件定義語法，顯示編譯結(jié)果，并且返回。

    3、花型文件解釋器是對經(jīng)過編譯的文件進(jìn)行解釋，把它轉(zhuǎn)化成直接可以用于控制的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)按照一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲、管理。

    4、控制器取出經(jīng)過第三步驟處理獲得的數(shù)據(jù)控制運(yùn)動控制卡和數(shù)字I/O卡。

    5、中斷檢測是對中斷源做一定周期的檢測，如果監(jiān)測到有信號，馬上產(chǎn)生一個(gè)中斷信號，通知主程序處理中斷。

    6、數(shù)字I/O卡用獲得的弱電信號控制強(qiáng)電信號，直接控制電腦橫機(jī)本體。

    7、運(yùn)動控制卡通過運(yùn)動通道用獲得的弱電信號控制強(qiáng)電信號，直接控制電腦橫機(jī)本體。

    8、數(shù)據(jù)反饋與顯示把衣片信息，加工信息通過操作界面反饋給操作人員。

    9、橫機(jī)本體在受控狀態(tài)下編織衣片。

    二、硬件結(jié)構(gòu)圖：    

圖2硬件結(jié)構(gòu)圖

    圖二給出了電腦橫機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。以工控機(jī)為中心，外圍設(shè)備如鍵盤、鼠標(biāo)以及外設(shè)存儲器等，鍵盤的作用是手工輸入花型編織文件代碼。由于控制軟件提供用戶一個(gè)友好的操作界面，所以鼠標(biāo)的作用是操作界面按鈕或菜單。外設(shè)存儲器包括軟驅(qū)或優(yōu)盤。

    運(yùn)動控制卡是一張基于ISA插槽的控制卡，插在工控機(jī)的擴(kuò)展板上。該運(yùn)動控制卡具有十六位數(shù)字I/O口，所有輸入輸出信號都有光電隔離保護(hù)開關(guān)。該卡具有三個(gè)運(yùn)動通道，可以實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動，脈沖頻率范圍為1-16KPPS（脈沖每秒）。運(yùn)動控制卡外接光耦隔離電路板，大部分外接信號通過該電路板、運(yùn)動控制卡和工控PC機(jī)進(jìn)行通訊。

    電腦橫機(jī)還有大量的數(shù)字信號需要處理。硬件系統(tǒng)用了一張基于PCI插槽的數(shù)字I/O卡，該數(shù)字I/O卡具有192位的輸入輸出通道，分為子卡和母卡兩張。該卡用于控制如下的電腦橫機(jī)運(yùn)動部件：選針器、集圈壓板、移圈壓板、三角、中斷信號的輸入等。

    ESTUN伺服選用型號和具體信號接線圖和參數(shù)設(shè)置：

    機(jī)頭驅(qū)動系統(tǒng)：

    1．電腦橫機(jī)工作時(shí)是通過主伺服馬達(dá)拖動橫機(jī)機(jī)頭做往復(fù)運(yùn)動實(shí)行編織。在我們伺服配套使用的電腦橫機(jī)廠家機(jī)頭驅(qū)動采用伺服和同步齒形帶驅(qū)動，機(jī)頭可以自動調(diào)節(jié)行程。一般伺服到機(jī)頭有兩級減速傳動（65：45：25），高低速運(yùn)行時(shí)要求伺服馬達(dá)機(jī)頭平穩(wěn)，無抖動和振動噪音，機(jī)頭換向也就是伺服馬達(dá)在正反轉(zhuǎn)交替時(shí)要平滑無明顯打頓強(qiáng)烈抖動現(xiàn)象。目前選用ESTUN10NM，1500RPM1.57KW交流伺服。

    2．一般機(jī)頭在高速運(yùn)行到1.2M/S伺服轉(zhuǎn)速725RPM左右。負(fù)載保持45%左右，兩頭換向時(shí)負(fù)載變化到60-80%之間。正常機(jī)頭運(yùn)行速度在0.75M/S到1M/S之間。負(fù)載變化在28%-50%之間。伺服速度425RPM—550RPM之間。

    同步帶傳動設(shè)計(jì)：

    a.嚙合齒數(shù)同步帶與小帶輪的嚙合齒數(shù)應(yīng)≥6,若機(jī)構(gòu)允許,可通過增大中心距,或帶輪直徑不變的情況下,采用小節(jié)距,但應(yīng)在受力允許的情況下。

    b.同步帶寬度、節(jié)距和節(jié)線長由于同步帶寬度的確定,其計(jì)算公式復(fù)雜,因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往采用計(jì)算其圓周力,再參照許用圓周力在有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊中查出相應(yīng)的帶寬和節(jié)距,一般取5.08。在確定節(jié)距和帶寬后,根據(jù)初定的中心距計(jì)算帶節(jié)線長度,再按標(biāo)準(zhǔn)選擇,若不符合,可對中心距進(jìn)行調(diào)整。

    c.電腦橫機(jī)機(jī)頭傳動機(jī)構(gòu)的同步帶齒形一般選用圓弧形,也有的選用梯形,但無論何種齒形均要滿足帶輪上的一個(gè)圓與帶的節(jié)線相切,并實(shí)行純滾動,第二是帶輪上相鄰兩齒對應(yīng)點(diǎn)在此圓弧上的距離等于同步帶的節(jié)距。為確保帶與帶輪嚙合時(shí)的良好性能,設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)正確選定帶輪輪齒齒形角,根據(jù)日本小山富夫等的試驗(yàn)以及我廠在實(shí)際試制過程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)齒形角為20°～25°時(shí),輪齒與帶齒干涉量較小,且齒形角偏差為±1°左右。

    針床移位系統(tǒng)：

    針床橫移機(jī)構(gòu)針織橫機(jī)是生產(chǎn)毛衫的主要設(shè)備,而毛衣的花色品種及織物結(jié)構(gòu)的變化,除了取決于三角機(jī)構(gòu)的變換和排針外,針床的橫移起了重要作用。利用針床橫移可編織斜紋、絞花、空花、移圈等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的織物。在傳統(tǒng)的手搖橫機(jī)上,針床橫移的機(jī)構(gòu)通常采用螺旋線凸輪,在轉(zhuǎn)動一定角度后,用一插銷定位來實(shí)現(xiàn)。但在電腦橫機(jī)中,手動操作顯然無法得到應(yīng)用,并且,由于機(jī)器本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及移圈功能的自動實(shí)現(xiàn)對針床橫移的準(zhǔn)確性、平穩(wěn)性、可靠性和機(jī)電一體化方面提出了更高的要求,因此,在新型電腦橫機(jī)中,針床橫移一般采用伺服或步進(jìn)電機(jī)———滾珠絲桿螺母副傳動來實(shí)現(xiàn)。搖床馬達(dá)與滾珠絲桿用同步齒形帶聯(lián)結(jié)，同步帶輪減速比一般為24：15。編織中需要針床橫移時(shí)要求伺服馬達(dá)快速的響應(yīng)，一般選用速度為3000RPM，750W的伺服馬達(dá)。

    搖床馬達(dá)的選定：

    在橫移機(jī)構(gòu)中,首先應(yīng)選擇電機(jī),可通過空間力的受力分析計(jì)算出對絲桿的轉(zhuǎn)矩,其計(jì)算公式如下:

    M=KFRWsinαcosβ×918η1η2×1000（N1m）

    式中:K———安全系數(shù),一般取112～114;

    F——摩擦系數(shù);

    R——絲桿法面半徑;

    W——針板質(zhì)量

    α——機(jī)座半角;

    β——螺旋角;

    η1——同步帶傳動效率;

    η2——絲桿螺母副傳動效率;

    M——轉(zhuǎn)矩。

    根據(jù)轉(zhuǎn)矩的大小確定電機(jī)的功率,以此選定所需的馬達(dá)規(guī)格,步進(jìn)需初定步進(jìn)角,目前國內(nèi)大多廠家生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角為019°P118°。

    滾珠絲桿螺母副傳動

    由于滾珠絲桿螺母副傳動具有較高的傳動精度和傳動效率,在現(xiàn)代新型電腦橫機(jī)中,一般都采用這一傳