JPH04122288A - ミシンにおけるモータ制御方法 - 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〕 この発明は、ミシンにおけるモータ制御方法に関し、特
に糸切り動作時のモータの回転を安定化させるための制
御方法に関する。

〔従来の技術〕

ミシンの主軸を回転させる訃動源としてＤＣブラシレス
サーボモータ（以下単に「モータ」という）が使用され
ており、その制御手段としてパルス幅変調（以下ｒＰＷ
ＭＪという）による制御方式が多用されている。

すなわち、ミシン制御部からの速度指令値とモータ速度
検出器からの実際のモータ速度の検出値との偏差を算出
してゲインを乗じ、その値に応じたデユーティのＰＷＭ
制御信号によってドライバを制御し、モータのドライブ
電流を制御している。

このようなミシンにおいて、糸切り時にはミシンの糸切
り機構が作動されるため、通常の縫い動作に比較して大
きな負荷変動が生じる。

この糸切り機構の負荷が大きいミシン頭部では、負荷が
大きくなった時にモータの回転速度が落ち、それによっ
て速度指令値との偏差が大きくなり、ドライブ電流を増
して回転速度を上げようとするが、糸切り負荷点を越え
ると急に負荷が軽くなり、それまで電流量が大きくなっ
ているため速度が逆に上がってしまい、針上停止位置を
オーバしてしまうという不具合が生じることがあった。

これを避けるため、従来は糸切り機構が作動する前の所
定タイミングでミシン制御部からモータ制御部への速度
指令値を大きくして（あるいはゲインを上げて）、予め
回転速度を上げておいて負荷変動を加速力で乗り切り、
糸切り負荷がかかるポイントでは速度指令値を小さくし
て（あるいはゲインを下げて）、スピードを抑制すると
いう制御を行なっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の糸切り時のモータ制御
は、速度指令あるいはゲインの予測制御であり、同種（
同負荷）のミシン頭部に対しては有効であるが、糸切り
負荷点の異なる他のミシン頭部では制御が難かしく、停
止位置が安定しないという問題があった。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、糸切
り負荷の異なる各種のミシンに簡単に適用できるモータ
制御方法により、糸切り動作時のモータの回転を安定化
させて、針が上停止位置で確実に停止するようにするこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明によるミシンにお
けるモータ制御方法は、ミシンの糸切り機構の作動中は
、それ以外のモータ能動時よりＤＣブラシレスサーボモ
ータのドライブ電流を制御するパルス幅変調信号の周期
を短かくすることを特徴とする。

〔作　用〕

この発明の制御方法によれば、糸切り機構の作動中はＰ
ＷＭ周期が密になってモータのドライブ電流の制御周期
が短かくなるので、電流リップルが安定化し、それによ
ってトルクリップルも安定化する。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面によって具体的に説明す
る。

第２図はこの発明を適用するミシンの外観を示す概略正
面図である。

１はミシン本体（頭部）で、ミシンテープ２上に固定載
置されており、内部に設けられたミシン主軸３の後端部
にプーリ４が装着される。

テーブル２の下部にはモータ５が取り付けられており、
その回転軸にプーリ６が装着され、このモータ側のプー
リ６と上記ミシン側のプーリ４との間にベルト７が張装
されて、モータ５の駆動力を各プーリ６．４及びベルト
７を介してミシン主軸３に伝達するようになっている。

モータ５には、その回転速度（回転数）を検出するタコ
ジェネレータ等のモータ速度検出器８が取り付けられて
いる。

１０は後述するミシン制御部１０Ａとモータ制御部１０
Ｂとからなる制御回路ボックスであり、ＣＰＵとＲＯＭ
及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを内蔵しイ
１てる。

１１はミシンペダル９の踏み込み量を検出するペダルセ
ンサである。１２は主軸３の回転によって上下動される
ミシン針である。

第３図はこのミシンにおけるこの発明に係わる制御系の
構成を示すブロック図であり、第２図と同じ部分には同
一の符号を付してそれらの説明は省略する。

１０Ａはこのミシン全体を制御するミシン制御部、ＩＯ
Ｂはモータドライバ１２をＰＷＭ制御してモータ５の回
転速度を制御するモータ制御部である。

１４はミシン針１２の上、下位置を検出するミシン針位
置検出器、１５はミシン制御部１０Ａからの指令によっ
て糸切りソレノイド１６を粁動する糸切りソレノイド睨
動回路である。

モータ制御部１０Ｂは、第４図に示すように偏差算出回
路２０．アンプ２１．及びＰＷＭ制御回路２２からなり
、モータドライバ１３．モータ５゜及びモータ速度検出
器８とによってフィードバックループを形成している。

そして、このモータ制御部１０Ｂは、ミシン制御部１０
Ａからの速度指令値とモータ速度検出器８からの実際の
モータ５の回転速度の検出値とを入力して、偏差算出回
路２０でその偏差を算出し、その偏差にアンプ２１によ
って所定のゲインを乗じ、その値に応じてＰＷＭ制御回
路２２が第６図（ａ）又は（ｂ）に実線で示すような矩
形波パルスのＰＷＭ制御信号を、上段用と下段用のＰＷ
Ｍ制御信号ＰＷＭＩ及びＰＷＭ２としてモータドライバ
１３に出力する。

モータ５及びモータドライバ１３は第５図にデすように
構成されている。

モータ５はＤＣブラシレスモータで、永久磁イよりなる
ロータ（図示せず）と三相巻線Ｕ、Ｖ。

Ｗよりなるステータとによって構成されている。

モータドライバ１３は、２８０Ｖの直流電源Ｑ正負のラ
イン間に２個ずつ直列に接続したパワートランジスタＱ
ｌとＧ２．Ｇ３とＧ４．Ｇ５と（６を３組並列に接続し
、その各組の２個のパワートランジスタの接続点を、モ
ータ５の一端をスラー接続した巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの他端に
それぞれ接縁している。

上段の各パワートランジスタＱｌ、Ｑ３．Ｑ５のベース
には、それぞれいずれか１つが選択的に開かれるゲート
回路Ｇｌ、Ｇ３．Ｇ５を介して上段用のＰＷＭ制御信号
が印加され、下段の各パワートランジスタＱ２．Ｑ４．
Ｑ６のベースには、それぞれいずれか１つが選択的に開
がれるゲート回路Ｇ２．Ｇ４．Ｇ６を介して下段用のＰ
ＷＭ制御信号が印加される。

そして、Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋及びＵ−、Ｖ−Ｗ−の各ゲー
ト信号によって各パワートランジスタを０Ｎ１０ＦＦす
るタイミングを制御し、上段用及び下段用のＰＷＭ制御
信号によって、各パワートランジスタに流す電流量を制
御して、モータ５を駆動する。

この電流量の大小は、ＰＷＭ制御信号のデユーティ（パ
ルス幅／周期）すなわち第６図（ａ）のｔ／Ｔによって
制御される各パワートランジスタの０８時間の割合で決
まり、０８時間が長い程モータ５のドライブ電流も多く
なり、回転速度が速くなる。

なお、第４図のＰＷＭ制御回路２２には、ミシン制御部
１０Ａからの周期切換信号Ｓによって、出力するＰＷＭ
制御信号ＰＷＭＩ、ＰＷＭ２の周期を第６図（ａ）に示
す５００ｕＳと同図（ｂ）に示す２５０μｓに切り換え
られるようになっている。但し、デユーティは変わらな
いように、周期を１／２にした時にはパルス幅も１／２
にする。

次に、この実施例のミシンにおける糸切り時のモータ制
御方法について、第７図のタイミングチャートと第１図
のフローチャートをも参照して説明する。

ミシンのペダル９（第２図）が踏み返されるとペダルセ
ンサ１１がそれを検知して第７図（ａ）に示す糸切り要
求信号を発生する。

それによって、ミシン制御部１０Ａはモータ制御部１０
Ｂにモータ５を駆動させ、ミシン針位置検出器１４が第
７図（ｂ）に示す針下信号を検出するると同時に、糸切
りソレノイド駆動回路１５に同図（ｄ）に示す糸切りソ
レノイド信号を出力して糸切りソレノイド１６を励磁さ
せ、図示しない糸切り機構を作動させる。

すると、モータ５によるミシン主軸３の回転により、ミ
シン針１２が下位置から上位置へ移動しながら、糸切り
機構によって糸切りされるが、この糸切り動作中はモー
タ負荷が第７図（ｄ）に示すように、通常時の負荷より
大きく不安定なものとなる。

そのため、ミシン制御部１０Ａは、糸切りソレノイド１
６をＯＮにすると同時に周期切換信号ＳをｔＬ　１　Ｆ
＋にして、第１図のフローチャートに示すように、ＰＷ
Ｍ信号の周期を２５０ｐＳにし、パルス幅を算出値／２
にする。また、糸切りソレノイド１６をＯＦＦにすると
同時に、ＰＷＭ信号の周期を５００μｓにし、パルス幅
を算出値／１にする。

すなわち、糸切りソレノイド１６がＯＮでない時、つま
り通常縫いの場合は、第６図（ａ）に示したようにＰＷ
Ｍ周期を５００ＩＬＳと粗の状態にして、算出されたパ
ルス幅（デユーティ）の大小でモータ５の回転速度を制
御し、パワートランジスタＱ１〜Ｑ６の発熱やラジオノ
イズの発生を抑えている。

糸切りソレノイド１６がＯＮの糸切り動作中は。

第６図（ｂ）に示したようにＰＷＭ周期を１７２の２５
０μｓと密にして、パルス幅も算出値の１／２に切り換
える。

この切り換えによって、通常は第６図（ａ）に破線で示
すようなモータドライブ電流のリップルが同図（ｂ）に
破線で示すように安定化され、それに応じてトルクリッ
プルも安定化されるので、モータ５の回転トルクが安定
化して、糸切り機構も安定して動作させることができる
。

それによって、糸切り後のミシン針１２の停止位置も安
定するため、ミシンの性能が向上する。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明による４　−夕制御
方法を適用すれば、ミシンにおける糸切り動作時のモー
タの回転を安定化させて、ミシン針を上停止位置で確実
に停止させることができる。

しかも、糸切り負荷の異なる各種のミシンに簡単に適用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第３図に示す制御系によるＰＷＭ切換動作を示
すフローチャート、 第２図はこの発明を適用するミシンの外観を示す概略正
面図、 第３図はこのミシンにおけるこの発明に係わる制御系の
構成を示すブロック図、 第４図は第３図のモータ制御部１０Ｂとそのフィードバ
ックループを示すブロック図、 第５図はそのモータ５及びモータドライバ１３の詳細を
示す回路図。 第６図は切り換える２種類のＰＷＭ制御信号とモータド
ライブ電流の波形図、 第７図は糸切り動作時の各信号波形を示すタイミングチ
ャートである。 １・・・ミシン本体（頭部）　　２・・・ミシンテーブ
ル３・・・ＤＣブラシレスモータ ８・・・モータ速度検出器　　　９・・・ペダル１０・
・・制御回路ボックス １０Ａ・・・ミシン制御部　　１０Ｂ・・・モータ制御
部１１・・・ペダルセンサ　　　１２・・・ミシン針１
３・・・モータドライバ １４・・・ミシン針位置検出器 １５・・・糸切りソレノイド駆動回路 １６・・・糸切りソレノイド ２０・・・偏差算出回路　　　２２・・・ＰＷＭ制御回
路第２ 図 ０Ｂ ＼ 第３図 第４ 囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　駆動源としてＤＣブラシレスサーボモータを使用し
   、該モータのドライブ電流をパルス幅変調信号によつて
   制御するようにしたミシンにおいて、糸切り機構の作動
   中は、それ以外の前記モータ駆動時より前記パルス幅変
   調信号の周期を短かくすることを特徴とするモータ制御
   方法。