郑朝简  （西安微电机研究所710077）

    【摘  要】阐述工业缝纫机的生产现状和电机在工业缝纫机中的应用，指出交流伺服电动机及控制器是高档工业缝纫机驱动的发展方向，并提出工业缝纫机对交流伺服系统的基本要求。

    【叙  词】／工业缝纫机电机发展交流伺服系统

    60年代和70年代曾是家用缝纫机蓬勃发展的年代。虽然曾经一度开发电动家用机，但终因家用机的社会拥有量趋于饱和而使整个家用机的市场呈结构性疲软局面。80年代以来，随着我国人民生活水平的提高，对服务款式和做工的要求愈来愈高，我国城市买成衣穿的例已由10年前的百分之二十，提高到目前的百分之四十五以上，成衣社会化已成为国内服装行业发展的大趋势。结果，消费者对家用缝纫机的要求更为挑剔，新款、多功能、便携式等实用性与装饰性兼备的产品引入注目。值得注意的是，在国内家用缝纫机需求大幅度下降的同时，适应制衣行业大发展的工业缝纫机销售额却在迅速增长，作为微电机行业，应对工业缝纫机用电机及控制器的发展和市场需求给予注意，争取参与研制、开发和生产，利用自旁的条件和优势促进我国高性能工业缝纫机的发展，以满足国内需求，并参与国际市场的竞争。

    目前世界上工业缝纫机的品种多达4000余种，通用型1000余种。国内生产的机型品种少、产量小，与国际先进水平差距达20—30年，工业缝纫机发展的滞后制约了我国各种缝制行业的发展。

    据服装行业的统计，目前使用的缝制设备水平属50年代的占百分之六十，60年代的占百分之二十，70年代的占百分之十九，80年代初的占百分之一。需要更新改造的占总量百分之七十五。由于品种少，缺乏高、精、尖设备，不适应****服装制作要求，难以提高产品档次。因此，国家在“七五”期间进口工业缝纫机81.6万架，用汇达6. 12亿美元。按10年折旧计，这些进口机也很快将面临淘汰和更新。

    纺织部“八五”期间要使服装行业的成衣年产量达到50亿件，创汇53亿美元，为此将投入50亿元用于改造服装行业的装备条件。国内几大工业缝纫机生产企业已在“七五”期间投资，进行了产品结构调整和技术改造，预计“八五”期间至“九五”期间，我国工业缝纫机制造行业将有一个较大发展。

    国内现有以生产工业缝纫机为主的专业厂近30家，其中，广东华南缝纫机公司、中国标准缝纫机公同、上海工业缝纫机厂等几家规模****。出品产品以高、中速工业平缝机为主（国际上属低档产品），也有少数性能较好的高速平缝机出口（国际上属中档产品），外销东南亚、中东、中美洲等国家。

    通过“引进、消化、出口”，国内产品的水平已从过去20、30年代迅速跃进到国际80年代先进水平。上海缝纫机一厂成为同行业中系列品种最多、****的企业。上海缝纫机四厂和日本联合设计的GN7系列高速包缝机达到国际同类产品的先进水平。上海工业缝纫机厂出口的GC15 -1型高速平缝机获同行业的全A级产品称号。目前我国各大工业缝纫机厂及研究单位研制的工业缝纫机，一般为70年代中期至80年代初期的水平。如电子定位针电动机三自动高速平缝机（可自动剪线、自动停针、自动定针数）。现正向可编程序的工业缝纫机单机自动化方向发展。

    当前，国内高速平缝机供不应求，其原因之一是，国内企业过去缝纫设备以进口为主，现在则以国产为主。其质量已接近国外同类产品水平，价格仅为国外机的1/2。为此，国家已对进口工业缝纫机采取限制措施，从而进一步刺激了国内市场。

    据统计，1993年全国服装机械年产值接近50亿元，出口1亿元左右，高速平缝机产量达50万架左右。1993年上半年四大缝纫机公司生产的高、中速平缝机一直供不应求。8月份南京全国服装机械订货会上，供需双方成交意向达35亿元，比1992年订货会增长百分之二十以上。行家预测，90年代是我国缝制设备上质量、上品种、上水平的大好时期。服装机械行业正抓住时机，调整结构，压缩长线，开发适销对路产品。

    工缝机用电机已发展四代产品，即摩擦片式、涡流式、混合步进电机和交流伺服电动机。

    摩擦片式电子定位针电动机起步快，但速度和针位控制精度差，且摩擦片的摩损会影响定位可靠性，需经常保养和维修。

    涡流式电子定位针电动机虽定位精度较高，但起步慢，噪声和振动大，不受制衣行业的欢迎。

    混合式步进电机定位系统虽具有控制方便的优点，但起动频率、运行频率达不到高速工缝机的要求，定位精度仍不理想。

    交流伺服电动机系统是国外80年代后期开发应用的产品。1986年以来，以日本工缝机行业，如重机公司、兄弟公司等，已把交流伺服电机运用到各类微电脑控制的高性能、高速平缝机、多功能电脑绣花机等缝纫设备中（如重机公司的PI。M系列中厚料高速平缝机，兄弟公司的BAS-326型筒式平缝机等），并以每年百分之十二的递增速度取代原有的摩擦片或涡流式电子定位针电动机。这类交流伺服电机采用钕铁硼永磁转子，结构细长，在非轴伸端装有光学编码器，因而转动惯量小、体积小、重量轻、动态性能好，调速比达1：10000，且有高精度定位、效率高、痔命长、免维修、能在恶劣环境条件下使用等特点。该类电机在高速自动工业缝纫机上使用操纵自如，无噪声污染，给人以舒适的工作环境。

    鉴于带微电脑控制的交流伺服系统所具有的优点，国内工业缝纫机行业对它产生了极大的兴趣和国产化配套的迫切性。有关专家指出，“我们制造高档工业缝纫机，在机械和电子控制方面没有问题，只是当前电机性能不过关，一时还没有合适的电机能替代。我们现在很需要交流伺服电机。随着高档机的研制和生产，今后交流伺服电机需求量是相当大的”。

    近年来，微电机及伺服系统研制和生产厂对工业缝纫机行业的技术发展给予了重视，并已有产品开发应用。如常州电机电器总厂与清华大学联合研制的SC - 300交流伺服系统已研制成功。该系统可以取代相应功率的直流伺服电动机和离合器电动机，消除了直流电动机低速时的发热和高速时的换向恶化，以及离合器电动机寿命短、体积大、效率低的缺点，具有调速范围宽、快速响应和准确定位的优点，瞬时加速转矩为额定转矩的工业缝纫机用电机的发展方向及市场需求5.6倍，并可改变定子绕组磁场方向进行反接制动，也可直接使用电机内部的单片电磁制动器进行制动，实现大负载瞬时起停，无级调速驱动和位置伺服控制。该电机为三相星形连接的四极永磁同步电动机，输入直流电压0～340V，PWM额定电流3.IA，短时连续电流20A，输出转速0～3350r/min时的额定转矩为1. 6Nm，****转矩9Nm，额定功率550W，****转速达4000r/min。带电磁制动器，制动力矩大于12Nm(200r/min)。该机主要为上海协昌缝纫机厂生产的高速平缝机配套使用，为尽快使技术产业化，常州电机电器总厂与上海协昌缝纫机厂共同投资5000万元在浦东成立“上海蝴蝶电脑电器设备公司”，专门生产这种伺服系统及其他中、高档缝纫设备电脑电器。

    目前，国内工缝机用电机仍以涡流式和摩擦式电子定位针电动机为主。有的厂家采用台湾、日本三菱电机。国内生产缝纫机电机的厂家有芜湖微型电机厂、上海电器二厂、上海高桥电器厂、陕西秦岭机械厂、上海微型电机厂、万里电机厂、武汉微型电机厂、北京市微电机总厂、天津市第二微电机厂、闽东电机厂等。

    芜湖微型电机厂是国内****的缝纫机电机坐产厂，年产能力50万台以上，产品按NEMA标准生产，大部分出口，部分供应国内，也生产摩擦片式电子定位针电动机，基本全部-出口。

    上海电器二厂生产的涡流式电子定位针电动机为三自动高速平缝机、高速针送料平缝机配套。

    上海高桥电器厂生产自动平缝机用摩擦式电子定位针电动机。

    陕西秦岭机械厂试制的涡流式电子针电动机已投小批，其技术性能指标已达到日本三菱公司同类产品水平，产量逾千台。

    上海微型电机厂也已开展涡流式电子定位针电动机的研制．进行小批量生产。

    但工业缝纫机用交流伺服电机及控制器仅个别品种规格开发，尚未批量供应和应用。

    由此可见，要参与国际竞争，必须推出中、高档机型，而没有先进的交流伺服电机及控制系统相应配套，并形成规模生产，要想在****服装和工业缝纫机产品方面打入国际市场只能“望洋兴叹”。

    现以SC300型尊动工业缝纫机交流伺服系统为例，说明工缝机对交流伺服驱动的基本要求。

    该系统为高速自动平缝机开发的专用电脑控制系统，主要部件有模式盒、伺服控制箱、机头同步器、交流伺服电动机。前三者主要完成编程、速度伺服、针位及速度反馈。系统采用三片微机进行控制，形成主机、从机结构的逮度伺服全数字控制，提高可靠性、节省硬件，并具有拓展功能的裕度。由于平缝机调速系统工作环境恶劣，工作功能要求苛刻，同时还要求控制方案简单、价格便宜。工作中负载力矩变化较大，如切线机构产生的突加力矩较正常驱动力矩高3～5倍，这就要求调速系统有快的反应速度，低速下仍有很大的驱动力矩，对于交流伺服电机而言，这些要求簋能较好地满足。

    环境条件0～40℃，工作电压交流220K，额定电流0.5A（控制器），3A(电机)，电机额定转矩1.6Nm，电机最寸转矩9Nm，电机额定功率550W，同步器分势率24脉冲/r，停针精度不大于±8度，****裂制速度5000针/min，加固缝速度1700针/min，剪线速度200针/min，堵转保护时间大于2s，皮带脱落保护时间不大于2s，手廊倒缝保护时间12s。

    缝纫速度可在200～5000针/min范围内任意调节，步进速度调整旋钮与平滑调速旋钮相配合，可获得多种脚踏板速度控制特性，以适应不同熟练程度的操作者。

    自动剪线，自动拔线，自动倒缝，自动抬压脚。

    起针及收针带自动倒缝的自由缝，倒回缝针数可设定O～9针，专用加固缝，线迹可设置0～9针。程序缝可设定0～15个程序段，每段可设定0～99针，每段缝制结束时可选择停针、压脚及是否剪线等状态。

   通电时自动停上针位，停针位置调整。倒回缝线迹修正，提针，程序缝补针，程序缝再缝制，剪线后倒转30。，针棒停****点，手触倒缝，高速缝时的轻柔起动，模式盒损坏时自动降档使用，拔线选择，自动抬压脚及自动抬压脚时间选择。

    检查并显示****缝制速度、****缝制速度、剪线速度、加固缝速度、轻柔起动速度等速度自检。起动、停止、剪线、抬压脚等脚踏板控制器信号自检。32位功能选择开关自检。10档步进调速编码开关自检。上、下针位信号自检。机头速度反馈信号自检。系统保护功能过压、欠压、过流、堵转、皮带脱落、手触倒缝12s保护等。

    以上功能例举说明自动工业缝纫机是一种复杂的伺服系统，其机构动作及相互配合稍有差错便不能正常工作，需要电机、电机抱闸、电磁铁及缝纫机件之间各种运动的准确配合，并进行测速、位置检测，计算机运算、显示等实时多功能控制，因此应用较强的软件功能和高性能的交流伺服驱动系统才可能满足高、中档工缝机的要求。

    a．随着人民生活水平的提高、服装出口的不断增长，制衣行业的发展和现有设备的更新改造的需要，相应扩大了对各类工业缝纫机的需求，市场前景看好。

    b．国产工业缝纫机品种、规格与国外相比差距很大，微电机行业有条件发挥自身优势，积极参与工业缝纫机制造行业的产品更新与开发，研制、生产高性能工缝机用电机系列产品，加强行业间的技术合作和信息交流。

  c．交流伺服电机及控制器是高档工业缝纫机驱动技术发展方向。微电机行业应不断开发，并建立工业缝纫机专用的交流伺服电机系列，为推出国产高档工业缝纫机、参与国际竞争作出有益的贡献。