多层服装裁剪机运动控制系统研究

　　0　引言

　　纺织工业是我国的支柱产业之一,在国民经济中占有举足轻重的位置,而剪裁是服装生产过程中的第一道工序,也是非常重要的一个环节。随着纺织工业自动化程度的提升,传统的手工剪裁设备已经不能满足大生产的需要,此时就需要一个高效率,高性能的服装裁剪设备来替代这种传统方式,高频机械刀切割的数控大型服装裁剪机就是在这种背景下应运而生的,它具有自动化程度高、裁剪速度快、生产周期短、布料利用率高、裁剪衣片质量好、不受人为因素影响等诸多优点,因此深受各大服装企业的青睐。目前大型服装裁剪机都是国外进口的,价格昂贵,维修不方便,而且售后服务费用很高。我国服装裁剪机研究比较落后,目前国内市场上无此产品,处于空白状态[1]。国内市场上只有一些企业生产的服装样板切割机和激光服装裁剪机,且都存在一些问题。服装样板切割机虽采用机械刀切割,但多是圆刀切割的单层裁剪,刀片沿衣料推进的过程中,不断地在垂直于衣料方向上作圆周运动以达到切割目的,由于这种方式切割布料的厚度非常小,因此仅能切割服装样板,很难满足大型服装企业的生产需要。而激光服装裁剪机虽然具有加工效率高、精度高、稳定性好等优点,但是裁剪多层面料时易产生边缘上下不一致和粘连等情况[2],因此也只适合裁剪样衣。而高频振动的机械刀裁割不仅不会出现激光切割方式中出现的粘连情况,而且由于是机械刀高频振动切割,所以其切割的厚度也非常大,故世界上知名的服装裁剪机企业都采用了这种切割方式。但是由于高频振动切割方式的机械刀很长,且有一定的厚度,所以为了满足切割精度,对于裁剪机运动控制系统要求很高。这也正是国内许多服装裁剪机企业未开发出大型服装裁剪机的主要原因之一。

　　为满足未来日益强劲的市场需求,扶持民族产业,研发具有我国自主知识产权的数控大型服装裁剪机非常有必要。基于此,本文作者针对高频振动机械刀切割方式和多层面料切割的特点,提出了直接转向切割和抬刀转向切割相结合的切割方式,并就转向切割运动的计算做了详细的阐述,设计了一种基于运动控制卡的服装裁剪机运动控制系统,并在样机上进行了试验。

　　1　运动系统的结构与功能

　　服装裁剪机运动系统主要包括两大部分,一是裁剪机在裁床平面上的运动,二是裁剪机头上裁刀的转向运动。两大运动只有协同一致,才能使整个轨迹切割过程精确实现。

　　裁剪机在裁床平面上的运动又包括X和Y方向上的运动。其平面运动结构如图1所示。X向运动:由X向电机6驱动安装在电机轴上的同步带轮5,通过X向同步带7驱动横梁8,使Y向横梁总成和机头装置在X方向上运动。Y向运动:由Y向电机2驱动安装在电机轴上的同步带轮3,通过Y向同步带4驱动机头在Y方向上运动。