機電一體化:踏上集成設(shè)計的旅程
CISMA2009期間,一款高集成式電腦直驅(qū)平縫機引起業(yè)內(nèi)人士的高度關(guān)注,無需單獨安裝電控箱,外觀簡潔大方,操作簡便,機型結(jié)構(gòu)屬世界首創(chuàng)。日前,該結(jié)構(gòu)的發(fā)明者南京裁圣縫紉設(shè)備有限公司總經(jīng)理楊明才就該款產(chǎn)品的具體情況,接受了本刊記者的采訪。
信息化、智能化、低能耗的縫紉機電腦控制系統(tǒng)研究,高速、低噪聲縫紉機開發(fā),無油縫紉機開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化是行業(yè)“十一五”科技發(fā)展指南的項目。根據(jù)這一發(fā)展趨勢,技術(shù)出身的楊明才于2008年開始對現(xiàn)有電腦直驅(qū)平縫機進(jìn)行研究、分析。他認(rèn)為,高速、低噪聲縫制機構(gòu)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化主要是通過應(yīng)用伺服電機直接驅(qū)動技術(shù)、電腦控制技術(shù)、優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)、提高加工精度、采用無油技術(shù)等方式,使傳統(tǒng)的縫制機械通過技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新后實現(xiàn)高速、高效、低損耗、高可靠性的目的。幾個月時間里,楊明才潛心研究,反復(fù)實驗,終于在2008年12月研制出了首款“裁圣”CDL-9000M直驅(qū)電腦一體式高速平縫機,并于2009年2月投入市場。
何謂“一體式”電腦平縫機?據(jù)楊明才介紹,從結(jié)構(gòu)上講就是將電機、控制器、操作面板和機頭連成一體,開發(fā)小體積控制器,放置直驅(qū)電機下部,連接線束更少,外表基本看不到線束。因為沒有皮帶傳動機構(gòu),減少了傳動損耗及皮帶污染,使用更加方便,節(jié)能效果更為顯著。同時,由于它的控制器與機頭作為整體同時出廠,無需現(xiàn)場安裝,極大地減少了經(jīng)銷商的安裝工作,操作更為簡便,維修也更為容易。據(jù)其介紹,該機型結(jié)構(gòu)屬世界首創(chuàng)(中國專利號:200810121091.9),國外同行業(yè)到目前為止也沒有同類產(chǎn)品生產(chǎn)。
在“裁圣”CDL-9000M直驅(qū)電腦一體式高速平縫機產(chǎn)品介紹中,提及“采用無油技術(shù)”。目前,縫紉機要真正實現(xiàn)無油技術(shù)并非易事,該款產(chǎn)品又是如何實現(xiàn)的?楊明才回答,縫紉機要做到真正無油,的確非常困難,而且成本會增加很多,現(xiàn)實意義也不大。“裁圣”CDL-9000M從實用出發(fā),在盡可能降低成本的情況下,對主要機構(gòu)中的旋梭、針桿、挑線桿、針桿滑塊等關(guān)鍵零件運轉(zhuǎn)部位采用油性耐磨材料,即采用固體潤滑技術(shù)中的核心“固體潤滑材料”,高分子工程塑料,以超微細(xì)化(粒徑為小于10微米粉末)顆粒分散于經(jīng)過精心選擇的膠全粘劑等基體材料一次壓制成型的固態(tài)復(fù)合物整體的形式應(yīng)用。傳統(tǒng)潤滑材料是摩擦界面上形成某種形式的流體和半流體壓力油膜,靠低阻力的各層潤滑膜間“層移”產(chǎn)生有效潤滑,而此固體潤滑材料則是依靠自身或其轉(zhuǎn)移膜的低剪切特性,而具有優(yōu)良的抗磨和減磨性能。這種固體耐磨材料有N個分子層,其間就有N-1個具有低剪切特性,極易滑動的良好潤滑層就能產(chǎn)生出足夠的減磨性能。實現(xiàn)部分機構(gòu)中的無油潤滑,徹底解決縫紉中因磨損或密封不好而出現(xiàn)漏油污染縫料的難題。
據(jù)悉,“裁圣”CDL-9000M的伺服控制系統(tǒng)是由某電氣研究院研發(fā)的,裁圣公司采購后再進(jìn)行改良。伺服電機輸出功率為400 瓦,短時最大輸出功率1 000 瓦,最高速度每分鐘5 000轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)矩為0.76牛頓米,加速轉(zhuǎn)矩為3.5 牛頓米,轉(zhuǎn)動慣量Jmot為7.6×102 千克平方米,最大縫紉機轉(zhuǎn)動慣量為10千克平方米。集成式設(shè)計要求控制箱體積較小,有業(yè)內(nèi)專家提出“如何保證散熱性”的問題,楊明才解釋:永磁同步電機的對風(fēng)道進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,可大幅度降低系統(tǒng)溫升,提高使用舒適性。據(jù)悉,該款一體機的市場銷售價只有進(jìn)口同功能電腦平縫機售價的一半左右。
2010年1月底,上海富山精密機械科技有限公司在寧波個展上也推出了一款型號為H9100N-7C的高集成機電一體型電腦直驅(qū)(針桿無油、旋梭微油)三自動平縫機。盡管目前縫紉機機頭標(biāo)準(zhǔn)化較低,會給高集成式電腦平縫機的普及帶來一定阻力,但隨著行業(yè)個性化、差異化發(fā)展趨勢的愈發(fā)明顯,機電一體化有望盡快踏上集成設(shè)計的旅程。