专利名称：缝纫机的xy轴电动机控制装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种在XY方向自动进给缝制缝纫机中使用的XY 轴电动机控制装置。
背景技术：
在样式缝制缝纫机或图案缝制缝纫机等XY方向自动进给缝制 缝纫机中，通过与伴随主轴电动机的旋转驱动而上下移动的针棒同 步，使被缝制物在X方向及Y方向上移动，从而进行缝制。图6作为该XY方向自动进给缝制缝纫机的一个例子，表示XY 方向自动进给缝制缝纫机20的外观的概略结构，其构成为，通过由 上下的框体(上下框)21夹入被缝制物的缝制范围的外周，使上述 上下框21向XY方向移动，从而使被缝制物移动。在上述XY方向自动进给缝制缝纫机20中，夹入被缝制物的上 下框21,由公知的固定方法固定于框支撑部上，可以相对于XY方 向自动进给缝制缝纫机20，正确地设置在规定位置。并且，放置于 框支撑部22上的上下框21，可以利用XY定位装置30在X方向、 Y方向上分别进退(参照专利文献l)。作为上述XY定位装置30，除了在上述专利文献1中公开的使 用齿轮齿条机构的构成之外，例如如图7所示，还可以例示下述结构 作为Y方向的移动用结构，在与内置有编码器31的电动机32的旋 转轴连接的滑轮33、和利用轴承部34a可从动自由旋转地配置的成 对的滑轮34之间，左右平行配置架设同步带35而成的Y轴驱动部 YD1、 YD2，同时，作为X方向上的移动用结构，在与配置在与一侧 的Y轴驱动部YD1的同步带35的一部分固定的基座36上的内置有 编码器31的电动机32的旋转轴32a连接的滑轮33、和配置在与另 一侧的Y轴驱动部YD2的同步带35的一部分固定的基座36上的滑轮34之间，配置架设同步带35而成的X轴驱动部XD，将上述框支 撑部22固定在该X轴驱动部XD的同步带35的一部分上。并且，上述构成的XY方向自动进给缝制缝纫机20中的被缝制 物的定位，是通过基于配置在X轴驱动部XD以及各Y轴驱动部 YD1、 YD2的电动机32中的编码器31的脉冲信号，控制各电动机 32的驱动而进行的。另外，与XY方向自动进给缝制缝纫机20的主 轴电动机的旋转运动同步而使被缝制物正确地向XY方向移动的定 位控制，关系到成品的品质，因此非常重要。专利文献l:特开平09-028956号公报(图5)发明内容但是，在上述构成的XY方向自动进给缝制缝纫机20中，对进 行被缝制物的位置控制的基准的位置信息进行检测的编码器31，因 为在被缝制物和电动机32之间隔着弹性体即同步带35等，所以有时 在被缝制物和编码器31之间会产生由伸长 縮短等导致的偏移，从 -而无法检测出实际的正确的位置信息。并且，作为用于使在XY方向自动进给缝制缝纫机20中的被缝 制物向XY方向移动的方法，除此之外，还有在利用表面由树脂材料 等构成的滚轮夹入被缝制物的状态下使上述滚轮旋转，使被缝制物向 XY方向移动的方法，但这种情况下，由于在滚轮与被缝制物之间会 产生打滑，因此仍然使被缝制物与电动机编码器31的位置信息之间 产生背离。因此，还考虑通过在夹入被缝制物的上下框21的部分处配置线 性编码器，或是在滚轮的部分处配置旋转编码器等，从而正确地进行 位置信息的检测。但是，因为被缝制物大部分是具有伸縮性的布料等， 由于会产生伸长或松弛，所以正确地检测缝制位置仍然有困难。并且，因为越来越要求提高生产效率，所以还要求XY定位装 置30的驱动也进一步高速化，但在使X轴驱动部XD、 Y轴驱动部 YD高速地加速或减速时，会使夹入被缝制物的上下框21等受到强 烈的冲击。因此，即使可以准确地给出X轴驱动部XD、 Y轴驱动部YD的位置精度，有时也因为振动或干扰对将被缝制物夹入并保持的 上下框21起作用，所以无法确保缝制物本身的位置精度。并且，如果因被缝制物的位置信息的误差而无法进行正确的定 位控制，则出现缝制间距波动而造成缝制品质下降的问题。因此，本发明的目的在于，提供一种缝纫机的XY轴电动机控制装置，其可以基于被缝制物的移动量，与缝纫机主轴同步而进行x轴驱动部XD以及Y轴驱动部YD的控制，进行正确的定位控制。本发明的缝纫机的XY轴电动机控制装置的特征在于，基于配 置在缝纫机的缝针位置附近的传感器检测出的被缝制物的移动量，构 成全闭合位置控制系统，控制X轴驱动部以及Y轴驱动部的电动机 的驱动。艮卩，本发明的第一特征在于，具有移动量检测传感器，其配 置于缝制位置附近，检测被缝制物的移动量；位置运算部，其根据由 移动量检测传感器检测出的被缝制物的移动量，对反馈用位置信息进 行运算；编码器，其分别配置于X轴电动机及Y轴电动机中；速度 运算部，其基于各编码器的编码器信号，对X轴电动机及Y轴电动 机各自的反馈用速度进行运算；位置偏差运算器，其基于上述位置信 息及反馈用位置信息，计算X轴电动机及Y轴电动机各自的旋转速 度指令；速度偏差运算器，其基于上述反馈用速度及旋转速度指令， 计算X轴电动机及Y轴电动机各自的旋转扭矩指令；以及电流放大 器，其基于上述各旋转扭矩指令，分别向X轴电动机及Y轴电动机 供给电动机电流。这样，通过对位置信息反映由移动量检测传感器检测出的被缝 制物的移动量的信息，进行控制上述X轴电动机及Y轴电动机的驱 动的全闭合定位控制，可以实现与现有的仅依赖于编码器的位置信息 的定位控制相比，更为正确的定位控制。并且，本发明的第二特征在于，具有外部干扰观测器，其基于 由速度偏差运算器计算出的旋转扭矩指令和上述反馈用速度，检测外 部干扰。通过具有干扰观测器，可以抵消、去除外部干扰，可以构筑可靠(强固)的加速度控制系统。通过确保可靠性，可进行抑制对摩擦、 外部干扰等的影响的控制(干扰抑制控制)，可实现各轴的同步性的 提高。并且，第三特征在于，具有轴扭转反作用力推定观测器，其基 于由前述速度偏差运算器计算出的旋转扭矩指令和上述反馈用速度， 推定轴扭转反作用力。这样，通过具有由干扰观测器和轴扭转反作用力推定观测器构 成的共振比例控制装置，即使对于因各电动机和被缝制物之间存在同 步带或滚珠丝杠等弹性体而容易产生振动的双惯性共振系统的负载， 也可以任意地设定共振频率，进行振动抑制控制。并且，第四特征在于，取代上述位置运算部，具有负载侧干 扰观测器，其基于由上述轴扭转反作用力推定观测器检测出的轴扭转 反作用力、和由移动量检测传感器检测出的被缝制物的移动量，检测 与位置偏移量相关的外部干扰；以及逆系统，其将与上述位置偏移量 相关的外部干扰变换为位置数据，作为反馈用位置信息。这样，通过使用负载侧干扰观测器及逆系统作为位置运算部， 可以集中补偿由一个轴的移动导致的另一个轴的负载质量的变动，以 及由施加在另一个轴的外部干扰、刚性等参数变动而产生的外部干 扰。发明的效果本发明的XY轴电动机控制装置，可以基于被缝制物的移动量， 与缝纫机主轴同步'而进行X轴驱动部及Y轴驱动部的控制，进行正 确的定位控制，可以提高缝制品质，并且起到降低制造成本的优良的 效果。
图1是本发明的XY轴电动机控制装置的第一实施方式的框图。 图2是表示第一实施方式的XY轴电动机控制装置中的移动量 检测传感器相对于缝纫机的缝针及落针位置NP的配置位置关系，其中(a)是从侧方观察的图、(b)是从上方观察的图。图3是第一实施方式的XY轴电动机控制装置中的移动量检测 传感器(在各实施方式中通用)。图4是本发明的XY轴电动机控制装置的第二实施方式的框图。 图5是本发明的XY轴电动机控制装置的第三实施方式的框图。 图6是表示配置有XY轴电动机控制装置的XY方向自动进给缝制缝纫机的一个例子的整体图。图7是表示XY方向自动进给缝制缝纫机的XY定位装置的结构的一个例子的整体图。
具体实施方式
下面，对本发明的缝纫机的XY轴电动机控制装置的实施方式 进行说明。另外，XY轴电动机驱动控制装置，连接上述X轴驱动部 XD中的内置有编码器31的脉冲电动机(下述称为X轴电动机32)、 和Y轴驱动部YD中的内置有编码器31的脉冲电动机(下述称为Y 轴电动机)，可控制它们的旋转驱动。此外，对于与上述的XY方向 自动进给缝制缝纫机20相同的结构，省略说明。图1是本发明的缝纫机的XY轴电动机控制装置的第一实施方 式的整体框图。在第一实施方式中，缝纫机的XY轴电动机控制装置， 在缝针位置附近具有一个移动量检测传感器U。图2是表示构成本 实施方式的缝纫机的XY轴电动机控制装置的移动量检测传感器11 相对于缝纫机的缝针N及落针位置NP的配置位置关系，其中(a) 是侧视的效果图，(b)是俯视的效果图。此外，图3表示该移动量 检测传感器11的概略结构。该移动量检测传感器11，与用于操作个人计算机等的通用光学 式鼠标用的传感器结构相同。即，移动量检测传感器11，在壳体内 收容用于以非接触方式检测被缝制物C即布料的移动量的功能。具 体地说，其具有下述公知的结构，即，作为主要构成部件，具有照明 用的半导体激光器(LED) 12、图像传感器13、微处理器14、以及 透镜15，将作为被测定物的被缝制物C的移动距离分解为X方向、Y方向，作为串行数据输出。作为上述图像传感器13的解析度，只要达到400dot/inch (0.064mm),即可以检测出被缝制物C的织构， 对于测定移动量来说充分。因为该移动量,测传感器11可以利用一 个传感器检测被缝制物C的X方向和Y方向的移动量，所以对于XY 方向的检测用，只要配置一个即可。此外，在上述XY轴电动机控制装置内，如图1所示配置有 位置偏差运算器D，其接收基于缝制数据的位置指令(位置信息)而 对位置偏差进行运算，该位置指令由缝纫机主体的控制部(未图示) 发送，与缝纫机主轴同步；速度偏差运算器E，其接收由该位置偏差 运算器D发出的速度指令，对速度偏差进行运算；电流放大器F，其 将由该速度偏差运算器E发出的扭矩指令，变换为电动机电流，向X 轴电动机32供给；以及速度运算部B，其接收配置于X轴电动机中 的编码器31的编码器信号，对同步带35的输送速度进行比例运算。 另外，在图1中，仅示出上述XY轴电动机控制装置内的X轴部分 的控制系统，但上述控制系统对于Y轴也通用。并且，在本实施方式中构成为，在上述XY轴电动机控制装置 内配置位置运算部A，其将由上述移动量检测传感器11发送的与被 缝制物C的移动量相关的信息，变换为位置信息，该位置信息反馈 至上述位置偏差运算器D，通过与发送至此处的位置指令进行比较， 从而可以进行全闭合的定位控制(将该结构称为"全闭合位置控制系 统，，)。这样，通过进行全闭合定位控制，与现有技术中仅依赖于编码 器31的位置信息的半闭合定位控制相比，可以进行正确的定位控制， 上述全闭合定位控制，是使由移动量检测传感器H检测的被缝制物 C的移动量的信息反映在位置信息中，控制上述X轴电动机32及Y 轴电动机32的驱动。并且，图4是本发明的缝纫机的XY轴电动机控制装置的第二 实施方式的整体框图，其在上述的第一实施方式的缝纫机的XY轴电 动机控制装置中，进一步配置对于双惯性共振系统的振动抑制有效的 共振比控制装置，该共振比控制装置由干扰观测器G、轴扭转反作用力推定观测器H、以及轴扭转反作用力反馈增益(Kr)构成。即，基于由速度偏差运算器E计算出的旋转扭矩指令和反馈用 速度而检测外部干扰的干扰观测器_0，將抵消去除了检测出的外部干 扰的旋转扭矩指令输入至电流放大器，同时，使用基于由速度偏差运 算器E计算出的旋转扭矩指令和上述反馈用速度而推定轴扭转反作 用力(位置偏移量)的轴扭转反作用力推定观测器H，经由轴扭转反 作用力的反馈增益(Kr)，将补偿了推定出的轴扭转反作用力的旋 转速度，输入速度偏差运算器E，反馈至控制系统，从而反映负载的 状态。艮P，通过在电动机侧使用干扰观测器G，抵消、去除唯一的负 载侧信息即轴扭转反作用力，因此会担心诱发负载侧的振动。因此， 利用具有与干扰观测器G结构大致相同的轴扭转反作用力推定观测 器H，进行轴扭转反作用力的推定。这样，通过在电动机侧设置干扰观测器G，可以抵消、去除作 用于电动机32的各种外部干扰，可以构筑可靠(强固)的加速度控 制系统。通过确保可靠性，可以迸行抑制对摩擦、外部干扰等的影响 的控制(干扰抑制控制)，还可以实现各轴同步性的提高。此外，通过具有由干扰观测器G和轴扭转反作用力推定观测器 H构成的共振比例控制装置，对于在各电动机32和被缝制物C之间 存在同步带35或丝杠等弹性体而容易产生振动的双惯性共振系统的 负载，也可以任意地设定共振频率，可以进行双惯性共振负载的振动 抑制控制。并且，使用了干扰观测器G和轴扭转反作用力推定观测 器H的振动抑制控制，因为不需要追加传感器等，所以可以不特别 提高成本地构成。此外，图5是本发明的缝纫机的XY轴电动机控制装置的第三 实施方式的整体框图，其取代上述第二实施方式的缝纫机的XY轴电 动机控制装置中的位置运算部A，配置有负载侧干扰观测器I，其 基于由上述轴扭转反作用力推定观测器H检测出的轴扭转反作用力、 和由移动量检测传感器11检测出的被缝制物C的移动量，检测与位 置偏移量相关的外部干扰；以及逆系统J，其将与上述位置偏移量相关的外部干扰变换为位置数据，作为反馈用位置信息。这样，通过在缝纫机的XY辅电动机控制装置中，使用负载侧 干扰观测器I及逆系统J， ^以集中补偿由一个轴的移动导致的另一 个轴的负载质量的变动，以及由施加在另一个轴的外部干扰、刚性等 参数变动而产生的外部干扰。即，因为对于由一个轴的移动导致的另 一个轴所承受的外部干扰具有可靠性，因此可容易地实现同步控制。 因为是基于干扰观测器G的控制方法，所以可以在保持振动抑制效 果的同时确保可靠性。另外，本发明不仅限于上述的实施方式，可以根据需要进行各 种变更。例如，Y轴电动机可以不采用如上述的左右一对的Y轴驱动部， 而是仅由一个轴驱动。这种情况下，Y轴电动机也成为一个。并且， 在各图所示的框图的速度运算部B中使用了比例控制，但也可使用 比例积分控制、比例微分控制、或比例积分*微分控制。
权利要求
1.一种缝纫机的XY轴电动机控制装置，其为了基于缝制数据的位置信息而使被缝制物位于缝纫机的落针部，控制使上述被缝制物向X轴方向移动的X轴驱动部的X轴电动机、以及使上述被缝制物向Y轴方向移动的Y轴驱动部的Y轴电动机的各自的驱动，其特征在于，具有移动量检测传感器，其配置于缝制位置附近，检测被缝制物的移动量；位置运算部，其根据由移动量检测传感器检测出的被缝制物的移动量，对反馈用位置信息进行运算；编码器，其分别配置于X轴电动机及Y轴电动机中；速度运算部，其基于各编码器的编码器信号，对X轴电动机及Y轴电动机各自的反馈用速度进行运算；位置偏差运算器，其基于上述位置信息及反馈用位置信息，计算X轴电动机及Y轴电动机各自的旋转速度指令；速度偏差运算器，其基于上述反馈用速度及旋转速度指令，计算X轴电动机及Y轴电动机各自的旋转扭矩指令；以及电流放大器，其基于上述各旋转扭矩指令，分别向X轴电动机及Y轴电动机供给电动机电流。
2. 根据权利要求1所述的缝纫机的XY轴电动机控制装置，其 特征在于，具有外部干扰观测器，其基于由速度偏差运算器计算出的旋转 扭矩指令和上述反馈用速度，检测外部干扰。
3. 根据权利要求1或2所述的缝纫机的XY轴电动机控制装置， 其特征在于，具有轴扭转反作用力推定观测器，其基于由前述速度偏差运算 器计算出的旋转扭矩指令和上述反馈用速度，推定轴扭转反作用力。
4.根据权利要求3所述的缝纫机的XY轴电动机控制装置，其特征在于，取代上述位置运算部，具有负载侧干扰观测器，其基于由上述轴扭转反作用力推定观测器 检测出的轴扭转反作用力、和由移动量检测传感器检测出的被缝制物的移动量，检测与位置偏移量相关的外部干扰；以及逆系统，其将与上述位置偏移量相关的外部干扰变换为位置数 据，作为反馈用位置信息。
全文摘要
本发明提供一种缝纫机的XY轴电动机控制装置，其可以基于被缝制物的移动量，进行与缝纫机主轴同步的正确的定位控制。该XY轴电动机控制装置设有配置于缝制位置附近的移动量检测传感器(11)、位置运算部、分别配置于X轴电动机(32)及Y轴电动机(32)的编码器(31)、速度运算部、位置偏差运算器、速度偏差运算器、以及电流放大器。并且，通过在上述位置信息中反映移动量检测传感器(11)检测出的被缝制物(C)的移动量的信息，进行控制上述X轴电动机(32)及Y轴电动机(32)的驱动的全闭合定位控制，由此可以基于被缝制物(C)的移动量，进行与缝纫机主轴同步的正确的定位控制。
文档编号D05B19/00GK101403166SQ20081016950
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月6日 优先权日2007年10月4日
发明者中村明彦 申请人:Juki株式会社