JPH03149092A - ミシンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕　　一 本発明は、主として工業用として使用されるミシンの制
御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

電動機で駆動する工業用のミシンには、ミシンの針を上
位置あるいは下位置に自動的に止める制御装置が備えら
九でいる。

この制御装置は、ミシン針の上下位置を検知する位置検
知器、電動機の回転速度を検知するエンコーダ、電動機
の運転速度および針停止位置を指示するペダル等の指示
信号発生手段および制御回路等から構成される装置 電動機として，直流電動機，同期電動機，誘導電動機，
ブラシレス電動機等を用いている。

ミシンの針を上下の定位置に止めるのに一古くは，機械
ブレーキを使用していた．最近、電動機の発電制動等の
電気ブレーキを使用して定位置に止めるようになってき
た。電気ブレーキのものにおいては，機械ブレーキと違
い、停止に際し，電動機が律動する不具合がある。この
律動は，停止位置に，一気に止まることができず、停止
位置の手前で一時停止してからゆっくり回って停止位置
に止ったり，あるいは停止位置を行き過ぎて逆もどりし
て止まることをいう．なお，従来のものとして、特公昭
６３　−　６６５５５号公報がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記の律動の不具合に対処し、その目的とす
るところは、律動の極めて少ないミシンの制御装置を提
供するものである。

本発明は，ミシンの本体と、このミシンを駆動する電動
機と，この電動機の回転を制御する制御回路と，この制
御回路の指示により電動機の駆動を行なう駆動回路と、
電動機の回転によって回転信号を出力するエンコーダと
，制御回路に取り込まれるエンコーダの回転信号を処理
するエンコーダの回転信号処理回路と、制御回路に取り
込まれるミシン針の針位置信号を出力する針位置検知器
と，制御回路に取り込まれる電動機の回転，停止等の指
示信号を発生する指示信号発生手段とを備え．ｆｌ７ｉ
動機の停止作動時には，指示信号発生手段の指示回転速
度と実回転速度の速度差に所定の利得値を乗じて得られ
る数値に基づいて電動機の速度制御をするものにおいて
，針位置検出器の検出開始点から所定の位置でミシン針
の移動が停止するように電動機の運転制御を行なう前記
利得値の手動設定手段を設けたことを特徴とするミシン
の制御装置にある。

〔作用〕

ミシン針が所定の位置で停止するように電動機の運転制
御を調整する利得値の手動設定手段が設けられたので，
手動設定手段を調整して律動の少ない状態を選ぶことが
できる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図はミシンの概略を示している．１はミシン本体，
２はミシンの針、３はミシンのプーリ、４は電動機，５
は電動機４のプーリである．ミシンのプーリ３と電動機
４のプーリ５に、ベルト６が架設されている．電動機４
の回転は，ベルト６を介してミシン本体１に伝達される
．７は制御回路である．８はエンコーダで電動機の回転
速度を計るものである．９はミシンの針位置を検出する
位置検知器である．位置検知器９でミシンのプーリ３の
位置を検知することにより、針２が上下のどの位置にあ
るかを検知できるのである。プーリ３が１回転すると、
針２が一往復するようにプーリ３と針２の同期がとられ
ている．エンコーダ８。

位置検知器９およびペダルの指示信号発生手段からの出
力信号を取り込む制御回路７等から構成される装置 ントロールされる。

第２図は，電動機の駆動制御回路を示すもので、ＰＷＭ
Ｉリ御（Ｐｕｌｓ　ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ
）を行なうものである．この電動機６はブラシレス電動
機であるが、直流電動機を用いてもよい。Ｑ１〜Ｑ６は
トランジスタ、Ｄ１〜Ｄ６はダイオードである。トラン
ジスタＱ１〜Ｑ６の駆動周波数は２　Ｋ　ＦＩ　ｚ　”
　１０ＫＨｚ位である。トランジスタＱ　＊　”　Ｑ　
ａのベース駆動信号のオン時間を変化させることにより
ＰすＮ制御が行なわれる。

電動機に印加する電圧のデユーティＤを変化するＰＷＭ
制御において、デユーテイＤは次の式で示される。

Ｄ＝＝Ｋ（Ｎ−ＮＲＥＦ）　　　Ｋ　ニゲインＮ：実速
度 Ｎ旺Ｆ：指示速度 ゲインＫ（利得）の数値を上げると、デユーティＤの数
値が上がるので、電動機の応答性が早くなる。逆にゲイ
ンにの値を下げると、応答性が緩やかになる。この応答
性は、電動機の増速、減速に特に作用する。減速は逆転
制動に行なうが、発電制動をとるようにしてもよい。発
電制動は、速度が低下して来るとｙｓ動力は弱くなるの
で、回転数が低くなってきたら逆転制動に移行させるよ
うにすることが望ましい。

ミシン針２を定位置（所定位置）に止めるのに電動機は
、速度制御をとられながら制動が行なわれる。位置検知
器により検知開始から停止するまで速度制御が行なわれ
るのである。

この制動時の速度制御が良く行なわれないと、所定位置
に、ミシン針２がスムーズに止まらない。

行き過ぎて戻ったり、手前で止まって所定位置まで微動
したりする停止時の律動が起きる。この律動はミシン本
体１．プーリ３，５およびベルト６等からなる負荷の特
性と電動機の速度制御とのマツチングがとれていないと
きに起きるものと思われる。そこで、電動機のＰＷＭ制
御による速度制御をするものにおいて、ゲインＫ（利得
）の値を調整して律動の起きない所定位置への停止が行
なおれるようにしたところに本発明の特徴がある。

第３図はミシン制御装置の主要部を示すブロック回路図
である。制御回路７はマイクロコンピュータからなるも
ので中央制御部にあたるものである。電動機４の駆動制
御回路１０は、第２図に示すような構成になっている。

この駆動制御回路１０は、制御回路７よりトランジスタ
Ｑ　ｘ　＝　Ｑ　ｅのベース駆動信号を受けてブラシレ
ス電動機６のオン時間を変化させるＰＷＭ制御が行なね
れるものである。

電動機６の回転により出力されるエンコーダ８のエンコ
ーダ信号は信号処理回路１１を介して制御回路７に取り
込ま九る。この信号処理回路１１は−エンコーダ信号が
マイクロコンピュータの制御回路に合うように信号の処
理を行なうものである。

ミシンの運転操作を行なうペダル（図示せず）には指示
信号発生手段が備わっている。ペダルを前に踏むと、指
示信号発生手段から前踏信号が出力される。ペダルの前
踏込量を多くとって行くこ−とにより、電動機６の回転
数が上がって行く指示信号が出力される。ペダルを逆踏
することにより。

逆踏信号が出力される。ペダルは、中立点を間にして前
踏、逆踏が行なわれるもので、踏込を止めると、自動的
に中立点に戻るように構成されている。ペダルが前踏状
態から中立点に戻ると、ミシン針２を下位置に止める指
示信号が出力される。

中立点からペダルを逆踏にとると、ミシン針２を上位置
に止める指示信号が出力される。

前踏状態にあるペダルを一気に逆踏状態にすると、前例
と同様、ミシン針２が上位置で止めら九る指示信号が出
力される。この場合、ミシン針２は下位置で止まるよう
な様子を経て上位置に止まる動作をたどるのである。指
示信号発生手段より出る指示信号は、制御回路７に取り
込まれ、上記のようなミシンのコントロールがとられる
のである。ミシンの運転に伴ない位置検知器９より出力
される上位置、下位置の信号は制御回路７に取り込まれ
るようになっている。

抵抗Ｒ１〜Ｒ４とスイッチ１２にて構成されるゲインＫ
（利得値）の手動設定手段は、制御回路に接続されてい
る。各抵抗に対応する接点を閉じることにより、ゲイン
Ｋが選ばれるのである。

次に動作について説明する。

ペダルを前踏して指示信号発生手段から出力された前踏
信号が制御回路７に入力されると、制御回路７は、駆動
制御回路１０のトランジスターに駆動信号を出力する。

この駆動信号を受けて駆動制御回路１０が作動し、電動
機６の運転制御が行なわれる。ペダルの前踏量を多くし
ていくと、指示信号発生手段から出力される前踏信号の
量が増える。これにより、電動機６の回転速度が上がる
。

ミシンのｌｌ製スピードはペダルの前踏量を加減す　る
ことにより行なわれるのである。

電動機６の回転軸に付いているエンコーダ５が電動機６
の回転と一緒に回わるので、エンコーダ信号が出力され
る。エンコーダ信号は信号処理回路１１により処理され
て制御回路７に入力される。

信号処理回路１１でエンコーダ信号を４倍化して分解能
を上げることが望ましい。

制御回路７でエンコーダ５の信号を計測することにより
、電動機６の実際の速度を知ることができる。実際の速
度が指示信号発生手段の指示速度より低いときには、指
示速度になるように電動機７は制御回路７にて増速の制
御が行なわれる。逆に指示信号発生手段の指示速度より
も高いときには、減速するように制御回路７にて制御さ
れて電動機は指示速度になるのである。

前踏状態にあるペダルを中立状態に戻すと、指示信号発
生手段の前踏信号がＯＮからＯＦＦになる。このＯＦＦ
信号により、制御回路７は、電動機６を急停止するよう
に指示制御する。電動機６はミシン針２が下位置に来て
止まるように制動の制御がとられる。ミシン針２の上下
往復と同期がとられている位置検知器９の下位置信号が
ＯＮＬ。

たところで電動機６の回転が停止するように制御される
のである。

位置検知器９の上位置および下位置の信号発生中心点は
、ミシン針２の上死点および下死点からそれぞれ、回転
角度として３０°過ぎたとこにとっている。位置検知器
９の位置信号の検出角度は３５°〜４５°位である。上
、下死点から３０゜過ぎたところに位置信号の検出角度
の中心をとるようにしてもよい。

前踏状態にあるペダルを一気に逆踏状態にすると、指示
信号発生手段は次のようになる。まず。

ペダルが中立点に来ると、前踏信号がＯＮからＯＦＦに
なり、この直後、ペダルは逆踏状態に移行するので逆踏
信号はＯＦＦからＯＮになるのである。この前踏、逆踏
信号を受けて制御回路７は。

電動機６を急停止するように指示制御し、しかもミシン
針２が上位置に来て止まるように制動の制御がとられる
。この制動停止において、電動機６はミシン針２を下位
置に止めるように制御された後、ミシン針２を上位置に
移動させて停止する動き方がとられるのである。

ペダルは、踏込を止めると、自動的に中立状態になる。

ペダルの中立状態では、ミシン針２は下位が上位置に止
まっているのである。ミシン針２が下位置にあるときに
、ペダルの道路を行なうと。

ミシン針２を上位置に移行させ止めるように電動機６の
回転制御が行なわれる。但し、ミシン針２が上位置にあ
るときには、ペダルの道路を行なっても、ミシン針２は
そのままである。電動機６の°　回転は行なわれないの
である。

稼動中のミシン針２を上位置で止めるとき、あるいは下
位置にあるミシン針２を上位置に移動させて止まるとき
には、いずれも、ミシン針２の進み縫い方向に電動機６
が回わって止まるのである。

逆縫い方向に電動機６が回わっで止まるのは、ミシン針
２を停止させる際に、停止位置を過ぎたときに、電動機
６が逆方向に回り、停止位置まで戻るようになるのであ
る。

ミシン針２が下位置にあるときに、ペダルの操作により
、指示信号発生手段からＯＮの逆踏信号が出力されると
、ミシン針２は上位置に移動して止まる。このときには
、ミシン針２の上下移動が繰返しはなく、下位置から上
位置に移動する半往復の動作が行なわれるだけである。

プーリ３の回転から見ると、半回転がとられるだけで電
動機６は停止するのである。

ミシン針２の上位置、下位置を検出する位置検知器９は
、位置信号の検出角度として３０°〜４５′位になって
いるが、針停止位置の調整には。

位置検知器９のミシン本体１への取付角度を調整するこ
とにより任意の位置に選ぶことができる。

ミシン針２の停止動作について、さらに詳しく説明する
。

ペダルの操作で指示信号発生手段よりミシンを停止させ
る信号が制御回路７に入力され、電動機６の制動が行な
われる。ミシンおよび電動機６の回転数が高い場合には
所定の停止位置を過ぎてしまう、所定の停止位置に止ま
れる回転数に低下してから停止位置の信号が位置検知器
９より検知されると、その停止位置に止まるように、電
動機６の回転は制御回路７で制御されて止められる。

この停止制御は、抵抗Ｒ・１〜Ｒ４とスイッチ１２から
なる手動設定手段のゲインＫ（利得値）で制御される。

スイッチ１２で選定されたゲインＫ（利得値）により、
制御回路７は電動機６を停止するまでの速度制御を行な
う、停止位置は、あらかじめ定められた角度（ミシン針
２の上下停止位ＩＩ）になるように、エンコーダ信号の
パルスの計数値を設定することにより行なわれる。第４
図が停止位置への速度制御にかかる制御回路７のフロー
チャートを示している。すなわち停止位置に来ると、指
示速度をあらかじめ決められた方法で求め、実速度をエ
ンコーダ信号から算出する。これらの指示速度と定速度
の差に設定さ九たゲインＫ（利得値）を乗じて出力デユ
ーティを決める。この結果で速度制御を行ない、エンコ
ーダ信号のパルスを計数して所定位置に停止させる。

電動機６の正逆転のＰＷＭ制御におけるデユーティＤは
、ゲインＫ（利得値）により変わる。このゲインには電
動機６の回転、制動時の応速性に関係する。ミシン本体
ｌおよび伝達部の負荷特性に合うようにゲイン（利得値
）を調整することにより、ミシン針２を所定の位置に寸
動なく止めることができるのである。

第５図は、位置検知、指示信号と制動時における回転状
態との関係をグラフに表わしたものである。これについ
て説明する。稼動中のミシンのペダルの踏込量を少なく
していくと、電動機６の回転数Ｎは下がって来る。ペダ
ルが中立状態になったところで指示信号発生手段の前踏
信号はＯＮからＯＦＦになり、さらに電動機６は減速す
る。所定の停止位置に止まれる回転数に低下したところ
で、例えば位置検知器９の下位置信号（ＯＮ）がが出る
と、制御回路７の指示により、ミシン針２が下位置にな
るところで電動機６は止められる。

この時に、ペダルは逆踏にとると、指示信号発生手段か
ら逆踏信号（ＯＮ）が出されるので、再び電動機６は回
転しミシン針２が上位置になったところで、位置検知器
９から上位置信号（ＯＮ）が出力され、制御回路７の指
示により電動機６は止められる。

このようにして電動機６の回転、ｇｉ４動および停止が
行なわれる。回転数Ｎ！で示す運転曲線をたどるときに
は、寸動もなく、電動機は停止する。

回転数Ｎｚ、Ｎａで示す運転曲線のときには、律動が生
じている。Ｎ２のときには、上位置の手前で停まった後
、少し動いて停止する動きが行なわれる。Ｎ３のときに
は、上位置を過ぎた後、逆転して上位置に戻って停止す
る動きが行なおれる。

Ｎｚのときには手動設定手段によるゲインＫ（利得値）
の調整が寸動の生じないようにとられているのである。

Ｎｚ、Ｎａのときには、ゲインＫ（利得値）が不調整で
あるので寸動をなくすように手動設定手段の設定を調整
しなけ九ばならないのである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は、ミシンの本体と、このミ
シンを駆動する電動機と、この電動機の回転を制御する
制御回路と、この制御回路の指示により電動機の駆動を
行なう駆動回路と、電動機の回転によって回転信号を出
力するエンコーダと、制御回路に取り込まれるエンコー
ダの回転信号を処理するエンコーダの回転信号処理回路
と、制御回路に取り込まれるミシン針の針位置信号を出
力する針位置検知器と、制御回−に取り込まれる電動機
の回転、停止等の指示信号を発生する指示信号発生手段
とを備え、電動機の停止作動時には、指示信号発生手段
の指示回転速度と実回転速度の速度差に所定の利得値を
乗じて得られる数値に基づいて電動機の速度制御をする
ものにおいて、針位置検出器の検出開始点から所定の位
置でミシン針の移動が停止するように電動機の運転制御
を行なう前記利得値の手動設定手段を設けたことを特徴
とするミシンの制御装置にある。

この構成によれば、手動設定手段により、電動機の制御
回路に取り込まれる利得値（ゲインＫ）を調整して電動
機が律動することなく、ミシン針を所定の位置に止める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はミシン
の概略図、第２図は電動機の駆動制御回路図、第３図は
ミシン制御装置の主要部を示すブロック回路図、第４図
は電動機の運転を示すフローチャート、第５図は位置検
知、指示信号と制動時における回転状態との関係を示す
グラフである。 １・−・ミシン本体、２・・・ミシン針、７・・・制御
回路、４・・・電動機、８・・−エンコーダ、９・・−
位置検知器。 第１図 １１１　　　　　　　　　Ｆ・ 第２図 第３図 （１，６ Ｏ 牡臣１２１ 第４図 【　スタート　］ ｆ　　　　　ｆ　１：ｙ；Ｈ度（ＮＩＥＦ）１！１　　
Ｅ：（ｒｕ　Ｉ ｊ　　Ｉ　、ｉｔ：Ｗ；、ｙ　（慴 ｊ　ｌ　　　　ｌ≦０１ 冒　エンド　ロ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ミシンの本体と、このミシンを駆動する電動機と、
   この電動機の回転を制御する制御回路と、この制御回路
   の指示により電動機の駆動を行なう駆動回路と、電動機
   の回転によつて回転信号を出力するエンコーダと、制御
   回路に取り込まれるエンコーダの回転信号を処理するエ
   ンコーダの回転信号処理回路と、制御回路に取り込まれ
   るシミン針の針位置信号を出力する針位置検知器と、制
   御回路に取り込まれる電動機の回転、停止等の指示信号
   を発生する指示信号発生手段とを備え、電動機の停止作
   動時には、指示信号発生手段の指示回転速度と実回転速
   度の速度差に所定の利得値を乗じて得られる数値に基づ
   いて電動機の速度制御をするものにおいて、 針位置検出器の検出開始点から所定の位置でミシン針の
   移動が停止するように電動機の運転制御を行なう前記利
   得値の手動設定手段を設けたことを特徴とするミシンの
   制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、上位置
   および下位置を検出する針位置検出器を用いることを特
   徴とするミシンの制御装置。 ３、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、上下往
   復動作する針の上死点および下死点を少し過ぎた位置で
   針の移動を停止させることを特徴とするミシンの制御装
   置。 ４、ミシンの本体と、このミシンを駆動する電動機と、
   この電動機の回転制御を行なう制御回路と、この制御回
   路の指示により電動機の駆動を行なう駆動回路と、電動
   機の回転によつて回転信号を出力するエンコーダと、制
   御回路に取り込まれるエンコーダの回転信号を処理する
   エンコーダの回転信号処理回路と、制御回路に取り込ま
   れるミシン針の針位置信号を出力する針位置検出器と、
   制御回路に取り込まれる電動機の回転、停止等の指示信
   号を発生する指示信号発生手段とを備え、電動機を停止
   させる制動時には、指示信号発生手段の指示回転速度と
   実回転速度の速度差に所定の利得値を乗じて得られる数
   値に基づいて電動機の速度制御をするようにし、ミシン
   本体には回転主軸を設け、回転主軸の回転をミシン針の
   上下往復動作に換えるクランク機構を設け、ミシン本体
   の回転主軸と電動機を回転伝達手段を介して連結したも
   のにおいて、 針位置検出器の検出開始点から所定の位置でミシン針の
   移動が停止するように電動機の運転制御を行なう前記利
   得値の手動設定手段を設け、エンコーダを電動機に取り
   付け、ミシン本体の回転主軸の回転を検知して針の上位
   置および下位置を検出する針位置検出器をミシン本体に
   取り付けたことを特徴とするミシンの制御装置。 ５、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、回転主
   軸と電動機を連結する回転手段としてベルトまたはギヤ
   ーを用いたことを特徴とするミシンの制御装置。 ６、特許請求の範囲第４項記載のものにおいて、ミシン
   本体の回転主軸が一回転するとミシン針は一往復するよ
   うに構成したことを特徴とするミシンの制御装置。 ７、特許請求の範囲第１項または、第４項記載のものに
   おいて、停止作動時の電動機の制動として逆転制動をと
   ることを特徴とするミシンの制御装置。 ８、特許請求の範囲第１項または第４項記載のものにお
   いて、電動機として同期電動機を用いることを特徴とす
   るミシンの制御装置。 ９、特許請求の範囲第８項記載のものにおいて、電動機
   の回転をインバータにより行なうことを特徴とするミシ
   ンの制御装置。 １０、特許請求の範囲第８項または第９項記載のものに
   おいて、電動機の制動として発電制動をとることを特徴
   とするミシンの制御装置。 １１、特許請求の範囲第１項、第４項、第８項、第９項
   のいずれか一つのものにおいて、停止作動時の電動機の
   制動として、発電制動した後に逆転制動をするようにし
   たことを特徴とするミシンの制御装置。 １２、特許請求の範囲第１項、第４項、第８項、第９項
   のいずれか一つのものにおいて、指示信号発生手段を足
   踏ペダルで作動させるようにしたことを特徴とするミシ
   ンの制御装置。 １３、特許請求の範囲第１２項記載のものにおいて、中
   立点を介して前踏、逆踏のできる足踏ペダルを用いたこ
   とを特徴とするミシンの制御装置。 １４、特許請求の範囲第１項、第４項、第８項、第９項
   のいずれか一つのものにおいて、電動機の回転方向を一
   方向にとつたことを特徴とするミシンの制御装置。 １５、特許請求の範囲第１４項記載のものにおいて、指
   示信号発生手段を足踏ペダルで操作させるようにし、足
   踏ペダルを中立点から前踏方向に踏込むことにより、電
   動機を回転させる指示信号が指示信号発生手段から出力
   されるようにし、前踏状態から中立点にペダルを戻すこ
   とにより、電動機の回転を停止させる指示信号が指示信
   号発生手段から出力されるように構成したことを特徴と
   するミシンの制御装置。 １６、特許請求の範囲第１５項記載のものにおいて、前
   踏方向の踏込量を多くすることにより、電動機の回転速
   度が上がるように指示信号発生手段の指示信号が出力さ
   れるように構成したことを特徴とするミシンの制御装置
   。 １７、特許請求の範囲第１５項または第１６項記載のも
   のにおいて、前踏状態から中立点にペダルを戻すことに
   より、ミシン針が下位置に来て止まるように電動機の回
   転を停止させる指示信号が指示信号発生手段から出力さ
   れるように構成したことを特徴とするミシンの制御装置
   。 １８、特許請求の範囲第１７項記載のものにおいて、ミ
   シン針が下位置でとまつているときに、ペダルの逆踏を
   とることにより、ミシン針を上位置に移行させるように
   電動機の回転指示を行なう指示信号が指示信号発生手段
   から出力されるように構成したことを特徴とするミシン
   の制御装置。 １９、特許請求の範囲第１６項記載のものにおいて、前
   踏状態にあるペダルを逆踏にすることにより、ミシン針
   を上位置で止めるように、電動機の運転指示を行なう指
   示信号が指示信号発生手段から出力されるように構成し
   たことを特徴とするミシンの制御装置。