摘要：本文以工業(yè)電腦繡花機(jī)為例，通過(guò)分析其設(shè)備組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、自控原理，闡明了一個(gè)完整的機(jī)電一體化產(chǎn)品必須具備的五大結(jié)構(gòu)要素及其對(duì)應(yīng)的功能。? 　　關(guān)鍵詞：電腦繡花機(jī)；機(jī)電一體化系統(tǒng)；功能；結(jié)構(gòu)要素?
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TS941.562 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??
　　
　　電腦繡花機(jī)是隨著電子、計(jì)算機(jī)、精密機(jī)械的發(fā)展和應(yīng)用而產(chǎn)生并成熟起來(lái)的一種高自動(dòng)化、高生產(chǎn)效率的光、機(jī)、電相結(jié)合的機(jī)電一體化的刺繡設(shè)備。其廣泛用于刺繡、服裝、鞋帽、襪業(yè)、床上用品、窗簾、臺(tái)布及針織等行業(yè)�，F(xiàn)以工業(yè)電腦繡花機(jī)為例，通過(guò)分析其設(shè)備組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、自控原理，從理論上闡明，一個(gè)完整的機(jī)電一體化產(chǎn)品必須具備的五大結(jié)構(gòu)要素及其對(duì)應(yīng)的功能。?
　　
　　1 電腦繡花機(jī)的工作原理及主要機(jī)構(gòu)?
　　
　　1.1 工作原理?
　　工業(yè)電腦繡花機(jī)按用戶(hù)所需的圖案，通過(guò)編程打版，將圖案變成能為電腦識(shí)別的信息，通過(guò)磁碟將信息傳輸給電腦繡花機(jī)，從而完成對(duì)織物的刺繡。其工作原理框圖見(jiàn)圖1。?
　　
　　電腦繡花機(jī)工作時(shí)，主電機(jī)通過(guò)針桿帶動(dòng)繡線作上下刺布運(yùn)動(dòng)，固定在繡花框內(nèi)的繡品隨步進(jìn)電機(jī)作X、Y方向的移動(dòng)。兩者的配合在繡品上完成繡花圖案的刺繡。?
　　電腦繡花機(jī)主要機(jī)構(gòu)有三大部分組成：機(jī)械系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)。?
　　1.2 機(jī)械系統(tǒng)?
　　機(jī)械系統(tǒng)主要由機(jī)架部件、箱體部件、刺布機(jī)構(gòu)、挑線機(jī)構(gòu)、換色機(jī)構(gòu)、夾線機(jī)構(gòu)、送布機(jī)構(gòu)、繡花框部件、手拉開(kāi)關(guān)箱部件等組成，在此不作詳細(xì)介紹。?
　　1.3 傳動(dòng)系統(tǒng)?
　　主電機(jī)為交流滑差電機(jī)，根據(jù)繡花圖案針距的長(zhǎng)短變化調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。為保證繡花精度，主電機(jī)帶有電磁剎車(chē)裝置。主電機(jī)通過(guò)同步齒形帶帶動(dòng)下軸，下軸通過(guò)鏈輪傳動(dòng)上軸，上軸帶動(dòng)刺布機(jī)構(gòu)和挑線機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。下軸又通過(guò)錐齒輪傳動(dòng)旋梭及剪線機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，從而完成繡花底線和面線的鎖套，在織物上形成繡花線跡。?
　　受主控板控制的X方向及Y方向的步進(jìn)電機(jī)，分別帶動(dòng)幾組同步齒形帶運(yùn)動(dòng)，并由齒形夾板帶動(dòng)繡花框在繡花機(jī)臺(tái)面上，以一定速度沿X、Y方向移動(dòng)，保證織物上繡出與繡花圖案完全一致的花型。?
　　換色電機(jī)帶動(dòng)針桿箱移動(dòng)，替換繡花面線的顏色。?
　　工業(yè)電腦繡花機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)如圖2所示。?
　　
　　1.4 自控系統(tǒng)?
　　電控系統(tǒng)由電源箱、控制箱、操作鍵盤(pán)箱、外圍控制板及執(zhí)行部件組成。?
　　自動(dòng)控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。?
　　
　　?
　　2 機(jī)電一體化產(chǎn)品系統(tǒng)的構(gòu)成?
　　
　　2.1 機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能構(gòu)成?
　　任何一種產(chǎn)品都是為了滿(mǎn)足人們的某種需要而開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的，即產(chǎn)品應(yīng)具有相應(yīng)的目的功能。產(chǎn)品不同其目的功能也不同，但所有的機(jī)電一體化產(chǎn)品的功能都是要對(duì)三大工業(yè)要素――輸入的物質(zhì)、能量和信息進(jìn)行基本處理，輸出具有所需形式或所需特性的物質(zhì)、能量和信息。如圖4所示。?
　　
　　產(chǎn)品的目的功能是通過(guò)其內(nèi)部功能實(shí)現(xiàn)的。機(jī)電一體化產(chǎn)品一般具備五種內(nèi)部功能，即主功能、動(dòng)力功能、計(jì)測(cè)功能、控制功能和構(gòu)造功能。每一種功能又由產(chǎn)品中具體的功能部件加以實(shí)現(xiàn)。而傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品一般不完全具備上述五種內(nèi)部功能。?
　　2.2 機(jī)電一體化產(chǎn)品的五大基本結(jié)構(gòu)要素?
　　由以上分析可知，機(jī)電一體化系統(tǒng)是由下述五個(gè)基本結(jié)構(gòu)要素構(gòu)成：?
　　機(jī)械本體：包括機(jī)身、框架、機(jī)械聯(lián)接等在內(nèi)的產(chǎn)品支持結(jié)構(gòu)，屬于基礎(chǔ)部件，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的構(gòu)造功能。要盡量采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，以適應(yīng)機(jī)電一體化產(chǎn)品的要求。?
　　
　　動(dòng)力源：向系統(tǒng)提供能量，并將輸入的能量轉(zhuǎn)換成需要的形式，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力功能。要求動(dòng)力源效率高、可靠性好。?
　　檢測(cè)與傳感裝置：包括各種傳感器及其信號(hào)檢測(cè)電路，用于對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)的內(nèi)部狀態(tài)和外部環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，提供運(yùn)行控制所需的各種信息，實(shí)現(xiàn)計(jì)測(cè)功能。要求傳感裝置體積小、檢測(cè)精度高、抗干擾、受環(huán)境影響小、安裝與聯(lián)接方便。?
　　控制與信息處理裝置：根據(jù)產(chǎn)品的功能和性能要求及對(duì)傳感器的反饋信息，進(jìn)行處理、運(yùn)算和決策，對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行施以相應(yīng)的控制，實(shí)現(xiàn)控制功能。要求可靠性高、柔性和智能性好。?
　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)：包括機(jī)械傳動(dòng)與操作機(jī)構(gòu)，在控制信息作用下完成要求的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的主功能，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品目的功能的直接參與者。?
　　機(jī)電一體化產(chǎn)品的五大其本要素及其功能有對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖6所示。
　　
　　?
　　3 結(jié)束語(yǔ)?
　　
　　從電腦繡花機(jī)這一典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的淺析中，不難看出任何一個(gè)完整的機(jī)電一體化系統(tǒng)必須具備五大結(jié)構(gòu)要素，而這五大基本結(jié)構(gòu)要素之間并非彼此無(wú)關(guān)或是簡(jiǎn)單拼湊。在結(jié)構(gòu)上，各結(jié)構(gòu)要素通過(guò)各種接口與相關(guān)軟件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)內(nèi)部合理匹配、外部效能最佳的完整產(chǎn)品。?
　　從系統(tǒng)外部看，機(jī)電一體化產(chǎn)品的輸入/輸出是與人、自然及其他系統(tǒng)之間的接口；從系統(tǒng)內(nèi)部看機(jī)電一體化產(chǎn)品是由許多接口將系統(tǒng)構(gòu)成要素的輸入/輸出聯(lián)系為一體的系統(tǒng)。
　　在系統(tǒng)工作時(shí)，這五大結(jié)構(gòu)要素必須各司其職，互相補(bǔ)充、互相協(xié)調(diào)，才能共同完成該產(chǎn)品所規(guī)定的目的功能。即在機(jī)械本體的支持下，由傳感器檢測(cè)產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)及環(huán)境變化，將信息反饋給控制及信息處理裝置，通過(guò)對(duì)各種信息的處理，按系統(tǒng)要求控制動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。?
　　
　　參考文獻(xiàn)?
　　
　　[1]趙延雯.繡花工藝與設(shè)備[J].武漢科技學(xué)院，2000，（2）.?
　　[2]鄭堤，唐可洪.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

相關(guān)熱詞搜索：機(jī)電一體化 系統(tǒng) 論機(jī)電一體化系統(tǒng)的構(gòu)成 機(jī)電一體化產(chǎn)品的構(gòu)成 機(jī)電一體化系統(tǒng)