JPH06319298A - ミシンのパルスモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可動枠をＸ軸方向とＹ軸方向に移動駆動する
パルスモータの励磁相切換えをスムーズに行なって、振
動や騒音を抑制し得るようなミシンのパルスモータ駆動
装置を提供する。 【構成】 可動枠をＹ軸方向に駆動するＹ軸パルスモー
タ及びこのモータを駆動するＹ軸駆動回路と、可動枠を
Ｙ軸と直交するＸ軸方向に駆動するＸ軸パルスモータ及
びこのモータを駆動するＸ軸駆動回路と、Ｘ軸駆動回路
とＹ軸駆動回路を制御する制御手段とを備えたミシンに
おいて、Ｘ軸駆動回路の入力ラインＷ１に、制御手段か
らＸ軸駆動回路に供給される制御信号を平滑化する平滑
回路４０と、この平滑回路４０からの信号の上限値と下
限値とを設定するリミッタ回路４１とを直列接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ミシンのパルスモータ
駆動装置に関し、特にパルスモータの励磁相切換え時に
おける回転をスムーズにするようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アーム部を１頭だけ備えた単頭式
刺繍ミシンや複数のアーム部を備えた多頭式刺繍ミシン
においては、刺繍を施す加工布を装着した刺繍枠或い
は、複数の刺繍枠を取付けた可動枠をテーブル上に載置
した状態で、Ｘ軸駆動機構によりＸ軸方向に移動可能に
構成し、更にＹ軸駆動機構によりＹ軸方向に移動可能に
構成され、Ｘ軸パルスモータでＸ軸駆動機構を駆動する
一方、Ｙ軸パルスモータでＹ軸駆動機構を駆動して、加
工布に所望の刺繍を施すように構成されている。

【０００３】一般に、これらＸ軸パルスモータやＹ軸パ
ルスモータとしては、２相パルスモータやステップ角が
小さい５相パルスモータが使用されている。例えば、５
つの励磁相（Ａ相〜Ｅ相）がペンタゴン結線され且つバ
イポーラ駆動される５相パルスモータにおいては、図１
４に示すように、Ａ相〜Ｅ相に関して、４─５相励磁す
るときに、クロックパルスが入力される各ステップ毎
に、何れかの励磁相が順次切換えられることから、パル
スモータの駆動軸は、１ステップ毎に起動と停止とが微
少時間毎に繰り返され、刺繍枠や可動枠を、刺繍データ
に基づいた刺繍位置に精度よく停止させることができ、
加工布に種々の刺繍を施すようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】刺繍ミシンにおいて、
刺繍枠や可動枠をテーブル上に載置し、これら刺繍枠や
可動枠をＸ軸パルスモータやＹ軸パルスモータで駆動す
る場合、前述したように、パルスモータの駆動軸は、各
ステップ毎に起動と停止とが微少時間毎に繰り返される
ことから、特に駆動周波数が低くなって刺繍枠や可動枠
を低速で移動駆動するときには、この駆動軸に連結され
た駆動機構を介して移動される刺繍枠や可動枠から、こ
の微少時間毎の起動と停止により振動が発生するととも
に、この振動による騒音が発生するという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、可動枠をＸ軸方向とＹ軸
方向に移動駆動するパルスモータの励磁相切換えをスム
ーズに行なって、振動や騒音を抑制し得るようなミシン
のパルスモータ駆動装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１のミシンのパル
スモータ駆動装置は、可動枠をＹ軸方向に駆動するＹ軸
パルスモータ及びこのモータを駆動するＹ軸励磁相発生
部及びその信号を受けるＹ軸駆動回路と、可動枠をＹ軸
と直交するＸ軸方向に駆動するＸ軸パルスモータ及びこ
のモータを駆動するＸ軸励磁相発生部及びその信号を受
けるＸ軸駆動回路と、Ｘ軸パルスモータとＹ軸パルスモ
ータを制御する制御手段とを備えたミシンにおいて、Ｘ
軸駆動回路の入力ラインに、制御手段からＸ軸励磁相発
生部を介してＸ軸駆動回路に供給される制御信号を平滑
化する平滑回路と、この平滑回路からの信号の上限値と
下限値とを設定するリミッタ回路とを直列接続したもの
である。

【０００７】ここで、前記Ｙ軸駆動回路の入力ライン
に、制御手段からＹ軸励磁相発生部を介してＹ軸駆動回
路に供給される制御信号を平滑化する平滑回路と、この
平滑回路からの信号の上限値と下限値とを設定するリミ
ッタ回路とを直列接続するように構成してもよい。

【０００８】

【発明の作用及び効果】請求項１のミシンのパルスモー
タ駆動装置においては、励磁相の切換えの為に、制御手
段からＸ軸励磁相発生部を介してＸ軸駆動回路に供給さ
れた制御信号の立ち上がり又は立ち下がりの波形が、入
力ラインに設けられた平滑回路により徐々に上昇するよ
うに又は徐々に下降するように平滑化され、更にこの平
滑化された信号は、次のリミッタ回路により、設定され
た上限値以上がクリップされ且つ設定された下限値以下
がクリップされる。ここで、このパルスモータを他励方
式でＰＷＭ（パルス幅変調）制御する場合には、基準信
号発生回路が別途設けられており、この基準信号発生回
路からの基準信号（例えば、三角波形）と、この基準信
号の振幅に略合致するようにクリップされ且つ平滑化さ
れた制御信号とを比較させることにより、ＰＷＭ制御の
為のデューティ比を徐々に小さく又は徐々に大きくでき
るので、このデューティ比に基いて駆動されるＸ軸パル
スモータは、励磁相切換え時において、スムーズに駆動
される。

【０００９】その結果、Ｘ軸パルスモータは、励磁相切
換え時においてもスムーズに駆動されることから、この
Ｘ軸パルスモータに連結された可動枠もスムーズにＸ軸
方向に移動され、可動枠からの振動や騒音を極力小さく
することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基いて
説明する。本実施例は、３台の刺繍ミシンを備えた多頭
式刺繍機に本発明を適用した場合のものである。この多
頭式刺繍機Ｍについて簡単に説明すると、図１に示すよ
うに、左右方向に延びるベースフレーム１の上面には、
その後部側において、左右方向に所定長さを有する平面
視略矩形状のミシン支持板２が配設され、このミシン支
持板２上には、３台の刺繍ミシンＭＨ１〜ＭＨ３が所定
間隔おきに左右方向に列設されている。これら刺繍ミシ
ンＭＨ１〜ＭＨ３のアーム部３の前端部には、１２本の
針棒（図示略）を上下動可能に装着した針棒ケース７が
夫々取付けられ、図示外の針棒選択機構により針棒ケー
ス７が左右方向に移動可能に夫々支持されている。

【００１１】一方、アーム部３に連なる脚柱部４の下端
部のベッド本体部５は、ミシン支持板２上に取付けら
れ、このベッド本体部５の前端部からシリンダベッド６
が前方に延び、このシリンダベッド６の先端部（前端
部）には糸輪捕捉器（図示略）が設けられ、選択された
針棒に取付けられた縫針８との協働により、所望の色の
刺繍糸で加工布に縫目が形成されるようになっている。
ここで、前記針棒や天秤９を上下動させる上軸（図示
略）と糸輪捕捉器を回転させる下軸（図示略）とは、ミ
シンモータ２０（図２参照）に連結されたＶベルト１０
により回転駆動される駆動軸１１により駆動される。

【００１２】前記ミシン支持板２の前側でシリンダベッ
ド６の上面と同一高さになるように、作業用テーブル１
３が配設され、この作業用テーブル１３を含み、この作
業用テーブル１３の左右両側に設けられた１対の補助テ
ーブル１４・１５に亙って、左右方向に延びる平面視矩
形枠状の可動枠１６が載置されている。そして、この可
動枠１６の右端部の駆動枠部１６ａが、Ｘ軸駆動機構
（図示略）によりＸ軸方向（左右方向）に移動駆動さ
れ、その左端部の駆動枠部１６ｂとこの駆動枠部１６ａ
とがＹ軸駆動機構（図示略）により、同時にＹ軸方向
（前後方向）に移動駆動される。従って、可動枠１６
は、Ｘ軸パルスモータ２２で駆動されるＸ軸駆動機構を
介して、Ｙ軸パルスモータ２１で駆動されるＹ軸駆動機
構を介して、ＸＹ平面上を移動可能になっている。尚、
刺繍に関連する種々の駆動指示をする為の操作パネル１
８は、補助テーブル１７上に取付けられている。

【００１３】次に、多頭式刺繍機Ｍの制御系は、図２の
ブロック図に示すように構成されている。操作パネル１
８と、ミシンモータ２０を駆動する為の駆動回路２４、
Ｙ軸パルスモータ２１を駆動するＹ軸駆動回路２５の為
のＹ軸励磁相発生部３４、Ｘ軸パルスモータ２２を駆動
するＸ軸駆動回路２６の為のＸ軸励磁相発生部３５、針
棒選択機構を駆動する針棒変更モータ２３の為の駆動回
路２７とが制御装置２８の入出力インターフェース２９
に夫々接続されている。制御装置２８は、ＣＰＵ３１
と、このＣＰＵ３１にデータバスなどのバス３０を介し
て接続された入出力インターフェース２９、ＲＯＭ３
２、ＲＡＭ３３とから構成されている。尚、Ｙ軸パルス
モータ２１とＸ軸パルスモータ２２とは、ペンタゴン結
線された５相パルスモータから構成されている。

【００１４】前記ＲＯＭ３２には、多数の刺繍模様の各
々に関する刺繍データ、これら刺繍データに基いてＹ軸
パルスモータ２１やＸ軸パルスモータ２２を駆動する為
の駆動制御プログラムなどが格納されている。前記ＲＡ
Ｍ３３には、刺繍模様の刺繍縫いに必要な各種のメモ
リ、ＣＰＵ３１で演算した演算結果を一時的に格納する
各種メモリなどが設けられている。ここで、前記Ｙ軸励
磁相発生部３４は、Ｙ軸パルスモータ２１を４−５相励
磁方式で且つ他励方式によるバイポーラ駆動する為に、
図６に示すように、５相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相、Ｅ
相）の励磁コイルの各々に正の電圧を供給する為の駆動
トランジスタＡＰ、ＢＰ、ＣＰ、ＤＰ、ＥＰと、これら
５相の各々に負の電圧を供給する為の駆動トランジスタ
ＡＮ、ＢＮ、ＣＮ、ＤＮ、ＥＮについて、回転方向信号
に基いて、「Ｌ」レベルで駆動とする制御信号を順次切
換えて出力するものである。尚、以下においては、これ
ら駆動トランジスタＡＰ、ＢＰ、ＣＰ、ＤＰ、ＥＰと、
ＡＮ、ＢＮ、ＣＮ、ＤＮ、ＥＮとに夫々供給する制御信
号として、ａｐ、ｂｐ、ｃｐ、ｄｐ、ｅｐと、ａｎ、ｂ
ｎ、ｃｎ、ｄｎ、ｅｎを用いることにする。また、Ｘ軸
励磁相発生部３５についても、Ｙ軸励磁相発生部３４と
同様に機能する。

【００１５】次に、前記Ｙ軸駆動回路２５とＸ軸駆動回
路２６とについて説明するが、これら両駆動回路２５、
２６は同様に構成されたものなので、Ｘ軸駆動回路２６
について、図３・図４に基いて説明するものとする。図
３・図５に示すように、前記制御信号ａｐは、入力ライ
ンＷ１を介して、ＰＷＭ（パルス幅変調）の為の基準信
号と比較するＰＷＭ用コンパレータ４５の−端子に入力
され、後述する減算回路４４からの基準信号は、ライン
Ｗ２を介してその＋端子に入力される。

【００１６】このラインＷ１には、コンデンサＣ１と抵
抗Ｒ１とからなる平滑回路４０と、抵抗Ｒ２及び１対の
ダイオードＤ１、Ｄ２とからなるリミッタ回路４１とが
直列に接続して設けられている。ここで、両ダイオード
Ｄ１、Ｄ２は、夫々逆方向向きに並列接続され、ダイオ
ードＤ１のアノードとダイオードＤ２のカソードとに
は、電圧Ｖ１（例えば、2.5 Ｖ）が印加されている。
尚、この抵抗Ｒ２は、ダイオードＤ１、Ｄ２の順方向抵
抗値よりも十分に大きく且つ逆方向抵抗値よりも十分に
小さい抵抗値である。また、制御信号ｂｐ、ｃｐ、ｄ
ｐ、ｅｐの各々に関しても、その入力ラインに平滑回路
４０とリミッタ回路４１とが直列接続して同様に設けら
れている。

【００１７】前記ＰＷＭ用コンパレータ４５の出力端子
は、ラインＷ３を介して前段用トランジスタ４７のベー
スに接続され、このラインＷ３には、ドライバー４６が
介在されている。この前段用トランジスタ４７のコレク
タは、Ａ相に正の駆動電流を供給する為の駆動トランジ
スタＡＰのベースに接続され、この駆動トランジスタＡ
ＰのコレクタがＡ相励磁コイルに接続されている。以下
同様に、符号ＢＰはＢ相の励磁コイルに正の駆動電流を
供給する為の駆動トランジスタ、符号ＣＤはＣ相の励磁
コイルに正の駆動電流を供給する為の駆動トランジス
タ、符号ＤＰはＤ相の励磁コイルに正の駆動電流を供給
する為の駆動トランジスタ、符号ＥＰはＥ相の励磁コイ
ルに正の駆動電流を供給する為の駆動トランジスタであ
る。尚、電源Ｖ２としては例えば、約６０Ｖであり、ま
た電源Ｖ３としては例えば、５Ｖである。

【００１８】一方、前記制御信号ａｎは、入力ラインＷ
４を介してコンパレータ５５の−端子に入力され、減算
回路４４からの基準信号は、ラインＷ２を介して＋端子
に入力される。このラインＷ４には、前記ラインＷ１と
同様に、平滑回路４０とリミッタ回路４１とが直列に接
続して設けられている。更に、これらダイオードのアノ
ードとカソードとには、前記同様に、電圧Ｖ１が印加さ
れている。尚、制御信号ｂｎ、ｃｎ、ｄｎ、ｅｎの各々
に関しても、その入力ラインに平滑回路４０とリミッタ
回路４１とが直列接続して同様に設けられている。

【００１９】そして、コンパレータ５５の出力端子は、
ラインＷ５を介して、Ａ相の励磁コイルに負の駆動電流
を流す為の駆動トランジスタＡＮのベースに接続され、
この駆動トランジスタＡＮのコレクタがＡ相励磁コイル
に接続されている。以下同様に、符号ＢＮはＢ相の励磁
コイルに負の駆動電流を流す為の駆動トランジスタ、符
号ＣＮはＣ相の励磁コイルに負の駆動電流を流す為の駆
動トランジスタ、符号ＤＮはＤ相の励磁コイルに負の駆
動電流を流す為の駆動トランジスタ、符号ＥＮはＥ相の
励磁コイルに負の駆動電流を流す為の駆動トランジスタ
である。

【００２０】ところで、これら駆動トランジスタＡＮ〜
ＥＮのエミッタはラインＷ６を介して、図４に示す増幅
回路４３に接続され、このラインＷ６には、電流値検出
用抵抗Ｒ５が接続されている。そして、この増幅回路４
３から出力された検出用信号は、バッファ６１を介して
減算回路４４のオペアンプ６２の−端子に入力される。
一方、このオペアンプ６２の＋端子には、バッファ６３
を介して基準信号発生回路４２が接続されている。

【００２１】この減算回路４４においては、基準信号発
生回路４２で発生された略三角形状の基準信号（図７参
照）のバイアス電圧値が、増幅回路４３からの検出用信
号の信号レベルに応じて増減される。即ち、検出用信号
の信号レベルが高くなると基準信号のバイアス電圧値が
低くなり、また検出用信号の信号レベルが低くなると基
準信号のバイアス電圧値が高くなる。そして、このよう
にバイアス電圧値が設定された基準信号が、ラインＷ２
を介して前記ＰＷＭ用コンパレータ４５の＋端子に供給
される。

【００２２】次に、このＸ軸駆動回路２６の作動につい
て説明する。先ず、前記基準信号発生回路４２からは図
７に示す基準信号が発生される。ここで、Ａ相励磁コイ
ルを駆動する場合について説明するものとし、また説明
を簡単化する為に、検出用信号が入力されない状態であ
り、この基準信号は、約2.5Ｖを振幅の中心となるよう
にバイアス電圧値が設定されているものとする。

【００２３】そして、例えば、図６に示す４─５相励磁
の励磁相駆動組合せ番号「２」のように、駆動トランジ
スタＡＰを駆動する制御信号ａｐが「Ｈ」レベルから
「Ｌ」レベル（アクティブ信号）に切換えられたときに
は（図８参照）、ラインＷ１上の点Ｘにおいては、この
制御信号ａｐの立ち下がりの部分に関して、図９に示す
ように、平滑回路４０により指数関数曲線として徐々に
減少するようになる。そして、この平滑化された制御信
号ａｐは、次のリミッタ回路４１により、図１０に示す
ように、ダイオードＤ１でその上限値が例えば、約3.0
Ｖに制限され且つダイオードＤ２でその下限値が例え
ば、約2.0 Ｖに制限され、３Ｖ以上と２Ｖ以下をクリッ
プした信号となる。つまり、電圧Ｖ１（例えば、2.5
Ｖ）に対して、ダイオードＤ１、Ｄ２の両端の電位差
（例えば、約0.5 Ｖ）分を加算した上限値と、減算した
下限値とで夫々クリップされる。

【００２４】次に、ＰＷＭ用コンパレータ４５により、
図１１に示すように、このクリップされた制御信号ａｐ
と前記基準信号（２点鎖線で図示）とが比較され、ライ
ンＷ３上の点Ｚにおいては、制御信号ａｐより基準信号
の電圧値が高くなったときに「Ｈ」レベルの制御信号が
出力される。即ち、このとき、制御信号ａｐは、その電
圧値を徐々に減少する信号なので、点Ｚにおける制御信
号ａｐのＰＷＭの為のパルス幅が徐々に大きくなり、デ
ューティ比が徐々に大きくなる。従って、この制御信号
ａｐに応じて駆動トランジスタＡＰが駆動されるので、
Ａ相励磁コイルに供給される駆動電流が徐々に大きくな
り、図１３に示すように、Ａ相励磁の切換えがスムーズ
に行なわれる。更に、他の励磁相においても、上述した
ように励磁相切換えがスムーズに行なわれることから、
このＸ軸パルスモータ２２に連結された可動枠１６もス
ムーズにＸ軸方向に移動され、可動枠１６からの振動や
騒音を極力低減することができる。

【００２５】一方、このようにＡ相が駆動された後、増
幅回路４３から出力される検出用信号のレベルが高くな
ったときには、減算回路４４により、基準信号のレベル
が低くなり、その結果、図１２に示すように、制御信号
ａｐのレベルが基準信号の振幅の略中央となり、点Ｚに
おける制御信号ａｐは、ＰＷＭの為のデューティ比とし
て約５０％に設定される。以下同様に、Ｙ軸パルスモー
タ２１が、検出用信号のレベルに応じて定電流駆動によ
り駆動制御される。

【００２６】尚、Ｙ軸パルスモータ２１やＸ軸パルスモ
ータ２２として２相モータなど種々のパルスモータで構
成することも可能であり、またＹ軸駆動回路２５或いは
Ｘ軸駆動回路２６の何れかの入力ラインに平滑回路４０
とリミッタ回路４１とを直列接続して設けることも可能
である。尚、可動枠をパルスモータでＸ軸とＹ軸とに駆
動するように構成された、各種のミシンのパルスモータ
駆動装置に本発明を適用し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】多頭式刺繍機の概略斜視図である。

【図２】多頭式刺繍機の制御系のブロック図である。

【図３】Ｙ軸駆動回路の一部の回路図である。

【図４】Ｙ軸駆動回路の一部の回路図である。

【図５】Ｙ軸駆動回路の入力部分を示す部分回路図であ
る。

【図６】５相パルスモータを４─５相励磁で励磁切換え
する制御信号の説明図である。

【図７】基準信号の波形図である。

【図８】励磁切換えされたときの制御信号の波形図であ
る。

【図９】平滑化された制御信号の波形図である。

【図１０】クリップされた制御信号の波形図である。

【図１１】ＰＷＭ用コンパレータから出力される制御信
号の波形図である。

【図１２】基準信号のレベルが変化したときの図１１相
当図である。

【図１３】５相モータの各励磁コイルの駆動電流を示す
電流波形図である。

【図１４】従来技術に係る図１３相当図である。

【符号の説明】

Ｍ 多頭式刺繍機 ２１ Ｙ軸パルスモータ ２２ Ｘ軸パルスモータ ２５ Ｙ軸駆動回路 ２６ Ｘ軸駆動回路 ２８ 制御装置 ３４ Ｙ軸励磁相発生部 ３５ Ｘ軸励磁相発生部 ４０ 平滑回路 ４１ リミッタ回路 Ｗ１ 入力ライン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動枠をＹ軸方向に駆動するＹ軸パルス
   モータ及びこのモータを駆動するＹ軸励磁相発生部及び
   その信号を受けるＹ軸駆動回路と、可動枠をＹ軸と直交
   するＸ軸方向に駆動するＸ軸パルスモータ及びこのモー
   タを駆動するＸ軸励磁相発生部及びその信号を受けるＸ
   軸駆動回路と、Ｘ軸パルスモータとＹ軸パルスモータを
   制御する制御手段とを備えたミシンにおいて、 前記Ｘ軸駆動回路の入力ラインに、制御手段からＸ軸励
   磁相発生部を介してＸ軸駆動回路に供給される制御信号
   を平滑化する平滑回路と、この平滑回路からの信号の上
   限値と下限値とを設定するリミッタ回路とを直列接続し
   たことを特徴とするミシンのパルスモータ駆動装置。
2. 【請求項２】 前記Ｙ軸駆動回路の入力ラインに、制御
   手段からＹ軸励磁相発生部を介してＹ軸駆動回路に供給
   される制御信号を平滑化する平滑回路と、この平滑回路
   からの信号の上限値と下限値とを設定するリミッタ回路
   とを直列接続したことを特徴とする請求項１に記載のミ
   シンのパルスモータ駆動装置。