[中国童装网] 在过去两年间,缝纫设备企业对电控系统秘密的挖掘获得了前所未有的快速进展,机电一体化产品在行业产品总产量中所占比重越来越高。众所周知,工业缝纫机电控系统是一门综合性很强的学科,它涉及控制机理、动作机理、运动学等多方面知识。作为电脑缝纫机整体运行中最核心的零部件,电控系统的生产、设计等直接关系到整机的运转性能。
目前,缝制设备行业电控系统生产模式主要有以下四种:第一种是从设计到生产、调试、老化测试、现场调试、售后服务等环节全部自己完成,比如鲍麦克斯、兴大豪、积聚等;第二种是设计自己掌握,部分生产环节外包,比如励磁,其核心软件自己研发,元器自己采购,然后交给焊接厂焊接,然后再自己烧程序;第三种是委托研发,生产外包,比如委托高校研发或者找专业软件公司合作;第四种是抄袭,也即行业俗称的“抄靶”,完全复制抄袭对象的软件和硬件。
据业内人士透露,目前行业80%电控系统企业生产模式为第二种模式,也即行业俗称的“组装型”。第一种模式对企业的资金实力、人才储备、生产管理水平等要求相当高。第二种模式有一定的风险,如某个环节把控不好,会对质量产生一定影响。第三种模式的主要局限性在于创新能力不可持续。这类型企业大多以某品牌企业某型号产品为研究对象,剖析透彻后再在原产品基础上进行优化,比如增加几个功能。这些新产品看似比原产品更先进,但其研究对象也在不断进行技术创新,所以它们的所谓新品开发速度总比拥有自主知识产权的企业慢。
此外,这种开发模式还存在另外一个风险——选错“对象”,因为任何一个产品都存在或多或少的缺陷,如选型错误,很容易竹篮打水一场空。第四种模式是违法行为,但因目前国家相关部门监管力度不够,不少企业都在冒险走这条“捷径”。这种模式在特种机电控领域相对比较普遍。
生产模式不同,各企业产品所拥有的性能特点也不尽相同。鲍麦克斯是目前单轴电控领域产品综合性能及客户评价最高的企业。前期,鲍麦克斯产品也存在一定的缺陷,以产品开发为例,以前产品是按照10层楼或者20层楼的地基搭建的,如果要增加超过承受能力的功能,只好到处“打补丁”。
如今,该公司构建了一个新的硬件和软件平台,硬件上采用带有专利技术的新的控制策略和TI公司最新的Piccolo DSP控制核心(该器件提供了单一电源输入系统,可靠性大幅提高),软件上采用量子状态机进行事件管理,系统可扩展性、维护性和容错性明显提升。鲍麦克斯产品的优势不仅是在稳定性方面,还在于对整个行业产品需求的了解和把握。由于给多家厂家配套,鲍麦克斯电控系统需要兼顾不同厂家的机头负载,在电机控制特性设计上需要灵活且适应。
同时产品适配不同剪线机构和倒顺缝机构都需要有较大范围的适应性。积聚主要与富山配套,市场上普遍反映富山产品启动速度快、脚踏板轻、扭矩大,这与电控系统不无关系。积聚方面认为,合作方能够提出具体的参数要求,再加上自身具备的专业素质,是其整体产品能在市场上脱颖而出的主要原因。励磁方面认为,扭矩大、停针精度比较高(行业标准是正负3度,励磁在正负2度以内)是励磁电控系统最鲜明的特点。凭借包缝机直驱电控系统一跃而起的弘跃,因为定位精确且专注,产品在业内口碑甚佳。
在技术难度相对较高的多轴电控系统领域,兴大豪、圣维、斯迈迪等企业近年来的表现十分抢眼。在电脑刺绣机电控领域拥有绝对领先地位的兴大豪,于2003年便开始了特种机电控的研究。其产品最突出的特点是稳定性和设计余量。以电子花样机为例,转速为每分钟2700转的情况下,针越长,速度越低。因此,同样针长的情况下,速度越快,效率就越高。而大豪电控系统在速度够快、针长够长的情况下,也能保证缝制品质量的稳定。
圣维2004年开始涉足缝制设备电控研发和制造,拥有军工企业背景,在电子花样机领域颇有造诣。相较前两者的整体实力,斯迈迪谑称自己为靠技术“吃饭”的“草根企业”。该企业创始人技术出身,擅长运动控制,立足于自主创新,在与美国PLD芯片公司合作的基础上,推出了多轴运动控制芯片、马达驱动芯片等一些列FPGA方案。“从芯片到系统”的整体驾驭能力以及“机电紧密结合”的能力是其区别于其它同行的特点。这种研发模式投入大,周期长,前期斯迈迪为此走了不少弯路,但成长前景可观。
自2009年第四季度市场强势复苏以来,行业内出现了不少电控系统生产企业,一夜之间,曾经看似有难度的电控系统生产变得不再神秘。电控系统研发制造,尤其是单轴电控系统的研发制造,是否不再存在难点?
鲍麦克斯方面认为,单轴电控系统的研发制造难点主要在于可靠性和一致性,而这些都是靠设计出来的。可靠性设计是一个系统工程,从产品设计之初的方案设计、器件选型,到产品样机阶段和量产阶段的各项测试,需要企业自己提出可行的详细测试方案。一个产品测试得越严格,后续量产后出问题的可能性就越低,鲍麦克斯每推出一款新产品都需要进行很长时间的测试和论证,一般需要经过样机测试、DV测试(设计验证测试)、型式试验、CE测试和出厂测试等几道测试。而在这些测试中,尤以电磁兼容方面(抗干扰、静电等)的测试最为重要。
另外,成品的可靠性和一致性还需要依靠生产部建立相应品质和物流等管理保障体系。关于设计、检测的重要性,积聚方面也持相同观点。积聚方面还提出,如何透彻深入理解终端客户的需求,也是当前电控系统研发制造的难点,比如脚踏板的力度,看似很简单,但力度不同给人操作的感觉完全不一样,而用户的需求却是千差万别的。弘跃方面则认为,如何解决高速状态下的磨损问题,是包缝机电控系统的主要制造难点。高速是包缝机最主要的性能指标,如果用轴承,容易磨损、产生噪声,而如果不用轴承,难度很高。此外,既懂电又懂机械复合型人才的缺乏也是当前电控系统企业普遍面临的问题。
多轴电控系统的研发制造一直是近年来特种缝纫机机电一体化的瓶颈。兴大豪方面认为难点主要在于机电结构的复杂性。平缝机电控只有1个电机,套结机电控有3个电机,花样机有3~5个电机,钉扣机电控除了电机还有大量的电磁铁,各机构相互之间的关系很复杂,对最终形成缝纫效果的要求又比较高。多轴电控系统生产企业要同时研究控制机理、动作机理、运动学等,比如电机,采取什么样的控制策略才能达到控制要求,还要研究负载的特性。元器件的离散性是电控系统生产过程中不可避免的,因此在设计上要留有余量,即容差设计。
比如电压,要设计成正负10%,大豪的内控标准最高按正负30%设计(176~264伏)。鲍麦克斯和斯迈迪方面则认为,上述软件方面的问题可以通过后期修改完善,但硬件设计需要有足够的余量给软件以支持。鲍麦克斯方面认为,多轴特种机控制需要仔细研究花样的缝制运动机理,结合实际的应用具体设计。多轴控制系统在研发制造前期一定要在伺服控制、步进控制方面做好基础研究工作,一定要吃透伺服电机和步进电机的控制特性,否则后期会遇到各种涉及到控制性能的设计瓶颈。
关于电控系统关键部件的看法,各企业见解不一。鲍麦克斯方面认为,芯片是最关键的部件,比如市场上有反映某公司电控系统刹不住车的情况,就是芯片存在问题。除此之外,它还关系到电控系统的稳定性、抗干扰性。其次,电机、编码器也十分重要。兴大豪方面认为电机、电磁铁、传感器是关键部件,要根据设计的需要进行选购,比如电机的功率、传感器的敏感度等。
积聚方面的观点是关键部件为IPM(功率器件),它直接关系到系统的稳定性、效率、发热和使用寿命。琦星方面指出,关系到使用寿命的驱动模块、CPU、强电元器件等要采用国际知名品牌,才能保证产品性能的稳定。励磁方面则认为,主芯片(DSP)、电机、传感器都是关键部件。目前有企业为了省成本,用单片机替代DSP,其缺陷是运算速度慢,高速运行时的稳定性难以保证。电机的好坏差别也很大,目前大部分企业用的是稀土电机。