JPS5977892A - ミシン駆動装置 - Google Patents

ミシン駆動装置

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JPS5977892A
JPS5977892A JP57166930A JP16693082A JPS5977892A JP S5977892 A JPS5977892 A JP S5977892A JP 57166930 A JP57166930 A JP 57166930A JP 16693082 A JP16693082 A JP 16693082A JP S5977892 A JPS5977892 A JP S5977892A
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signal
needle
needle position
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根木 茂雄
望 篠崎
諸藤 猛司
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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 本発明は、ペダルの規定位置からの離反距離に応じてミ
シンをIIr変速制御し、又、1)II記ベグルの規定
位置への移行に従って前記ミシンを所定の針位置へ位置
決め停止させるような、いわゆる針定位置停止機能をも
ったミシン駆動装置に係る。
従来例の構成とその問題点 従来、かかる針定位置停止の方法としては第1図のタイ
ムチャートで示されるようなものが一般的に採用されて
いた。
通常、ミシンはモータによりベルトを介して、あるいは
直接駆動されており、縫製作業者は、前記ミシンのペダ
ルを操作する事により、制御部を通じ前記モーター、さ
らに前記ミシンの可変速度制御あるいは前記針定位置停
止を行ない乍ら所定の縫製物を完成していくという一連
の作業が行なわれる。
一般的に、前記ペダルを縫製作業者が全く力を加えない
開放状態(以十中立と呼ぶ)とした場αは、+iil記
ミシノミシン状態を保持し、前記ペダルを所定の距離以
上踏み込んだ場合には前記ミシンは駆動され、その踏み
込み距離に応じて低速度〜最高律度寸での可変速度制御
が4・される。
第1図に於て、前記ペダルが最大踏み込み位置に踏み込
まれた場合にはミシンは最高速度で運転されている。こ
のような状態から縫製作業者が前記ペダルを中立位置に
復帰させた場合には、まず前記ペダル位置を検出して信
号” P N ”をL゛→“′H゛に切シ替え、該信号
” P N ”により前記ミシンはその位置決めのだめ
の低速度−L NL゛1 (以下ポジション速度と呼ぶ
)の設定がなされ、急激に19速される。次に前記ポジ
ション速度” NL ”に達して以後、停止すべき位置
を示す針位置信号” N D ”を確認した時点でミシ
ンを位置決め停止トさせる。
以上の動作が行なわれるが、ここで、前記ポジション速
度” NL ” に達してから前記針位置信号II N
 D 11を確認するまでの時間II TL゛は、最長
前記ボンジョン速度に於ける一回転相当の11.5間を
役するものであり、前記ポジション速度に達する時の回
転角度位置によシ、前記最長時間以下で種々変化するこ
とになる。
前記、時間−I T、 1゛  は前記ポジション速度
II N L゛が低速度であるため非常に長く、縫製の
能率を著しく低下させる重大な要因となっている。又、
前記時間” T+、 ”  が縫製毎に変化し縫製のリ
ズムがかみ合わず、縫製作業が円滑に行なえないという
においては、前記ポジション速度II N b itを
高速度にする以外になく、一方、該速度を引上げると位
置決め時の停止位置が速度変動・電圧変動など種々の要
因により大きく変化する事になり、従って針位置が定ま
らず針定位置停止の機能をはださなくなってしまい、縫
製作業に支障をきたしてし捷うという問題を生じ限界が
あった。
」二連したように、従来の方式は、位置決め時の最終−
畦間の縫製に長時間を要し従って縫製能率を低1・さぜ
るという欠点をイjして:1o・す、−/、こ71を解
決するだめの前記ポジション速度の高速化も針位置の停
止精度の点で限界があり、このような2つの相反する問
題点の対策は非常な困難をともなうものであシ、何ら解
決されていないのが現状であった、 発明の目的 本発明は、かかる上述の欠点を除去し、縫製能率が向上
し、しかも針位置停止精度の良いミシン駆動装置を提供
する事を目的とするものである。
発明の構成 本発明は、計重位置停止の過程に於て、寸ずミシンを中
速度に設定し、該中速度に達し、かつ前記針位置を確認
した後、前記位置測定手段により測定された現在の回転
角度位置により前記変換手段の前記速度設定値を選択す
るよう構成し、かつ各々の速度設定値データを前記目標
停止位置の通過位置で最大となり、その直前で最小とな
るよ“うに配置しておくことによシ所定の制動曲線でミ
シンを目標位置に停止させようとするものであり、従っ
て最終−釧の縫製時間は前記速度設定値データの選定に
より十分短くする事が可能であり、さらに目標停止位置
直前の速度を従来よシもよシ低くしても前記最終−針の
縫製時間を従来よシも短くできるので従来以上にバラツ
キの少ない針位置停止精度が実現でき、又、特にディジ
タル化した速度制御システムを構成した場合には、例え
ば近年一般に使用されているーチップマイクロコンピュ
ータ(以下マイコンと呼ぶ)などを駆使して非常に安価
に構成できるなど、非常に多大なる利点・効果を有する
ものとなる。
実施例の説明 以下第2図のブロック図に従い、本発明の実施例につい
て述べる。
図において、1は周波数発電機で、ミシンの軸端に装着
されミシンの回転速度に比例した周期をもったパルス信
号” F P ”を一回転に複数個出力するものである
。2は針位置検出器で、」−記周波数発電機1と同様に
ミシンの軸端に装着され、ミシンの針の」−位置あるい
は下位置に対応して針位置114号” N D ”を発
生ずるものである。、3は速度設定器で、ミシンベダ)
v (図示せず)の状態を検出し、ペダルの中立位置に
おいて信号” P N ”を出力し、踏み込み位置にお
いてその踏み込み距離に応じて変化する値を4ビツトの
速度指令信号” s v ”として出力する。4,5は
それぞれクラッチコイルとブレーキコイルで、モークロ
の出力部に内蔵され、該クラッチコイル4の励磁により
その磁気回路を介し、常時回転している前記モータ6の
回転力をクラッチライニング、出方軸(いずれも図示せ
ず)を通じ、さらにプーリー、ベルトを介して前記ミシ
ンに伝達し、一方前記ブレーキコイ/L15の励磁によ
シその磁気回路を介しブレーキライニング(図示せず)
を静止側に圧接係合させ、上述のようにミシンにその静
止力を伝達す塘 るという動作が行なわれる。通常可変1]御は、前記ク
ラッチコイル4への励磁電流を制御し、前記クラッチラ
イニング而の圧接力を制御し、適当なすベシを生じさせ
る事により行なわれる。
その他の部分は、電子回路をブロック化したものであり
、ディスクリ−)IC等に置換でき、これらについては
以下の動作説明に従って逐次説明を行なうものとする。
まず速度設定器3により前記ペダルの踏み込みが検出さ
れ信号u P N 11が” H”→” L ”になる
と停止制御手段7は信号” CL D ”を短時間” 
L ”→″H゛″とし、オアゲート8を介しフリップフ
ロツプ(以下F/Fと呼ぶ)9を七ソトシ、ドライバ1
Qを介してクラッチコイ/L/4を励磁し前述の如くし
てミシンは起動される。
上述のようにして回転を開始したミシンの速度は以下の
如く、全てディジタル的に制御される事になるが、かか
る方法については即に特願昭64−139071号ある
いは特願昭154−139C)73−号により明らかに
されている。
第3図〜第5図に上述速度制御について示しており、以
下同図もあわせ説明を加える。
前述の如くしてミシンは回転を開始する一方、前記速度
設定器3から速度指令信号” s v ”が4ビツトデ
ータとして出力され、該速度指令信号” s v ”は
ROM11のアドレスデータとして与えられ、該当する
ROMアドアドレス容を選択する事により後述する速度
設定のだめの分周回数を示す速度設定値に変換した後、
データセレクタ12に出力する。前記データセレクタ1
2はそのセレクト端子” s ”の入力が” L ”で
ある串により” B ”側の入力を出力し、従って前記
速度設定器3からの速度指令信号” s v ”に基づ
いた速度設定値” D V ”が出力され分周器13に
セットされる。
前記分周器13は、前記周波数発電機1から出力される
パルス信号” F P ”をセットされた前記速度設定
値” D V ”の回数だけ分周した後、信号” P 
D ”を出力する。周期カウンタ14は前記分局後の信
号” P D ”の−周期に亘るクロック発振器15か
らのクロックパルス信号を計数し、該計数結果をラッチ
回路16によシ保持し、8ビツトの周期データ” T 
P ”として演算器17に出力する。なお、」二記クロ
ックパルス信号は前記分周後の出力信号” P D ”
に対して十分短い周期をもった発振信号を採用し、その
測定誤差等による例えば−パルス分の周期のバラツキ等
によっても速度制御系が余り影響されない程度の十分短
い分解能を有するパルス信号を選定する必要がある。
前記演算器17は後述する演算を行なった後、該演算結
果により、もし前記周期データ” T P ”が大きい
場合(低速である場合)、オアゲート8F / F 9
 、ドライバ10を介してクラッチコイル4を励磁し、
もし前記周期データ” T P ”が小さい場合(高速
である場合)、オアゲート18、F/F19、ドライバ
20を介してブレーキコイル6を励磁するように作用し
、その作用時間は、前記演算器17による一演算結果デ
ータをプリセットカウンタ21に8ビツトデータとして
プリセントし、該データ回数だけ前記クロックパルス信
号を計数する事により決定され、この作用時間が経過し
た後、前記F / F 9あるいはF/F19はリセッ
トされ、前記クラッチコイ/L/4あるいはブレーキコ
イル5はオフされる。
このようにして、前記周波数発電機1から出力されるパ
ルス信号” F P ”の分周後のデータ” T P 
”を実測し、演算を行なった後、次の分周後の周JuJ
間に於いてクラッチコイ)v 4 ’I:、たけブレー
キコイル6の制御を行なう如く、逐次実測・制御が繰り
返され速度制御がなされるが、ここで、さらにその詳細
について第3図〜第6図に示しており、以下同図に従っ
て述べる。
第3図は、前記演算器17による演算式の一例をグラフ
に表わしたものであシ、TCB = A Tp −B・
・・・・・(1)(但しA、B;常数、Tp;実測周期
。
Tcn ;クラッチまたはブレーキ投入時間、を示す)
なる直線式を示している。
上記(1)式に於いて常数人は実測周期Tpに対するク
ラッチ・ブレーキ投入時間Tcaの変化割合を決定する
ものであシ、従って速度制御系のゲインを決定する常数
と考えられ、速度制御系の安定性、あるいは応答性を考
慮して決定される。一方、常数Bはミシンの回転速度を
決定するものであり、ミシンの負荷が定まり、前記分周
回数が0に於ける速度(以下基準速度と呼ぶ)をいくら
にするが決定すれば一義的に定まるものである。
もし、同図に示すα点でミシンが安定に運転している場
合には、第4図aに示すように同期Tp+に於いてTC
Blなるデユーティサイクルに従った他 クラッチ電流ICが流れ、ミシンの負荷とsb合うこと
になる。
第4図すには加速の状態を示しており、前記ミシンが加
速するに従い実測周期TPは短くなり、従って前記演算
式による演算結果もTag、  Te3゜Tcsと次第
に減じられ、クラッチ電流ICは低下釣 しミシン負荷と鎗り合う安定状態に移行するまで」二記
動作が繰り返される。
一方同図Cには次第にミシンが減速する過程を示してお
り、前記実測周期” T P ”の増大と共にブレーキ
オン時間がTag、  TB2と減じ、さらにクラッチ
オン時間がTag 、  Te3 、  Te3と増大
し、従ってブレーキ電流IBの低下からクラッチ電流I
cの増大へと切りかわる過程を表わしている。
以上は前記基準速度に於ける動作について述べだが、前
記実測周期” T P ”として前記分周回数nたけの
分周をイJ°なった後のデータを代入するlIIにより
ミシンの負荷の回転速度による変化に対して速度制御系
のゲインが十分高い場合には下記の第に))式に示すよ
うな有段階のミシン速度が得られる。
NS : (n + 1) NL       −−(
2)(但し、n;分周回数、Ns ; ミシン速度、N
L;基準速度) 上述した事から前記ペダル位置に対応する前記速度指令
信号tr S V tiの4ビツトデータが示す前記1
5M11の各アドレスに対し、上記分周回数を適当に割
り付ける事によシ、前記ペダルの踏込位置に対するミシ
ン速度設定が可能となる事は明らかであり、第6図にそ
の一例を示している。なお、0内には前記分周回数nを
示している。
以上のようにして前記ペダルが踏み込まれた場合の可変
速度制御がなされるが、次にペダルが中立にされた場合
の動作について述べる。
ここで、22は位置カウンタを示し、ミシンの駆動中に
於て、−回転毎に前記針位置信号” N D ”の前エ
ツジでリセットされつつ、))II記周波数発″市機1
からのパルス信号” F P ”の計数を繰り返してお
り、従ってその出力” p ”は前記針位置信号” N
 D ”の前エツジを基準とした回転角度位置データを
示しているものである。例えば前記周波数発電機1とし
て160極のものを使用した場合、前記位置データit
 P ++は8ビツトのバイナリ値としてQ〜1600
回転角度位置データをもつ事になる。さらに該位置デー
タ” p ”はROM23の値が割付けられている。
上記各ROMへのデーター割付の例を第6図に示してい
る。同図に示すように、前述の位置データ” p ”と
して前述のようなO〜160の8ビットデータのうち上
位3ビツトのみを採用し、従って゛″00パ〜5 ”の
位置データ” p ”が示す各アドレスに対して(へ)
内のデータを開側けている。すなわち、4〜0を前記位
置データに対して、前記多1位置信号の前エツジが通過
した位置が最大となりその直1111が】°−小となる
ように5段階に割りイ、1けている。
前述のり]」<ペダルが踏み込まれ、ミシンが高速で運
転している状態からペダルが中立にされた場合には、ま
ず速度設定器3により前記ペダルの中立が検出され、出
力信号” P N ”を′L゛→” H”にし、この出
力信号” P N ”はデータセレクタ12を゛′A゛
入力の選択状態に切りかえると共に、停止制御手段7に
対して計重位置停止制御を開始するよう指示を与える。
ここで、前記停止制御手段7は通常マイコンで構成され
、その制御動作例を第7図にフローチャートで示してお
り以下同図に従いその動作について述べる。
メインルーチンではペダルが踏み込まれている場合には
24でプラグ類はりセントされている。
次にペダルが中立にされ前記信号” P N ”がL″
→II H11になると前記分周後のパルス信号” T
 P ”の割込入力によりTP割込の処理は25に示す
ようにまず出力“N S ”を“′H゛にする。ここで
、1’l’l +ffコ出力” N :S ”は1)I
I記R5M 23ノア F’ v y、ノビット3に出
力されており、前記ROM23のテ゛−夕を下表の如く
構成する事により前記ビット3への入力がII HII
の場合には一定の速度設定イ呻を出力することになる。
第1表 注、×は未使用なのでデータは何でも良い。
すなわち、上記に於てアドレスのビット3が” H”の
場合はデータは一定値” 5 ”であり、” L ”で
ある場合は前述の如く前記位置デ一り” p ”に対し
て第6図に示す値を出力する事になる。
上記の様にして前記ROM2!3の一定のデータが前記
データセレクタ12を介して前記分周器13にセットさ
れ、前記パルス信号” F P ”は設定された分周回
数” D ’I ”だけ分周された後、その周期が実測
され’ T P ”として次のサイクルで再び前記停止
制御手段7に与えられる。このようにして測定した周期
” T P ”が設定値TP+以上かどうかを26で判
定し、該周期がTP+以上すなわち設定されている一定
の中速度以下となった後、27で前記針下信号” N 
D ”の前エツジを確認した時点で28に示すようにF
LNLをセットすると共に出力” N S ”を” L
 ”にし、前記位置デーり′P゛に従って第6図に示す
ように逐次速度設定を下げていくように制御がなされる
。
上記の如くして、第6図に於けるR(511[23の速
度設定値の” o ”が選択されミシンが最も低速度で
ある前記基準速度に設定された後、29に示すように前
記針位置信号” N D ”の前エツジを検出した時点
で停止に要する時間のみ” B RD ”信号を出力し
、前記ブレーキコイル5を励磁し、ミ一連の針穴位置停
止制御を完結する 」エフ動作は、ミシンが高速から停止する場合について
述べており、このような場合には一定の中速度を低下し
、前記針位置信号” N D ”の手前で基準速度の設
定速度にしだ後、そのmIエツジでミシンの針を定位置
停止させるという具合に行なわれる。
上述の高速からの停止の過程をタイムチャートで第8図
に示す。同図に於いてはミシンが高速から1)11記針
定位置停止制御を行なった場合について示しており、こ
の様な場合には、一定の中速度” N M ”設定が繰
り返されており、この間はi?iJ記ブレーキコイルは
フル励磁され最大の傾斜(負の加速度)でもってミシン
は減速され、前記所定の設定速度” N M ”に達し
た’P+°゛点に於て ミシンはさらに前記針位置信号
” N D ”の前エツジの検出を開始し、該検出がな
された” P2 ”点からRCIM23によって設定さ
れた制動曲線に従ってミシンの速度は低下し、最終的に
定められた針位 ・置に停止する事になる、 第8図に於ける停止前の一針の縫製に要する時間Txは
ROM23の速度設定値を選択しその一回転の制動曲線
の傾斜を変える事により可能となる。
但し最大の傾斜は前述のブレーキコイルをフル励磁した
場合の傾斜によシ制限される。
また、針を所定位置に停止させる場合の停止位置は、電
源電圧変動によるブレーキツノの変動や′前記ブレーキ
ライニング表面の摩擦力の変動等によシ変動するが、同
図に示す停止前の前記基準速度II NLllを低下さ
せる事により上記変動幅を小さくできることは一般に明
らかであり、そのように構成する事によシ本発明は一段
とその効果を発揮するものである。すなわち、前記ペダ
ルが中立にされて以後、第(1)式の常数Bを大きくし
、従って前記基準速度Nt、を低くするようにして容す
・に実現できる。
まだ、前記中速度” N M ”は、−針で停止し得る
速度以下の適当な速度を選定すれば良いと言え、その範
囲で、できる限シ高速度とする事により、停止の2針手
前の時間” Tム゛を十分短くすることができる。
なお、上述した実施例の構成はすべてディジタル化した
ものであり、その大部分を1チツプマイクロコンピユー
タで構成する事が可能となる。
発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明は、ミシ確認した
後、回転角度位置の実測を開始し、該実di’l Il
’、果によりあらかじめ制動曲線データを格納している
変換素子の該データに従い速度設定を行ないつつ、停止
前の一針間を前記制動曲線に従ってミシンを駆動し、所
定の目標位置に停止させるという思想に基づくものであ
って、本発明によれば従来長時間を要していた最終停止
する手1)1jの一釦間の縫製時間を短くかつ一定にす
ることができ、従って縫製能率が向上し、又、操作性が
改善され、しかも停止位置の精度を一段と向上する事が
可能となり、かつ安価に構成できるというように種々の
特徴を有しており、その効果は非常に大なるものである
。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の動作を示す説明図、第2図は本発明の
構成を示すブロック図、第3図〜第6図は可変速制御の
動作説明図、第6図は変換素子の速度設定データの構成
例を示す説明図、第7図は本発明の動作を示す説明図、
第8図は本発明のミシン速度と時間との関係を示す説明
図である。 1・・・・・周波数発電機、2・・・・・・針位置検出
器、3・・・・・・速度設定器、4・・・・・・クラッ
チコイル、5・・・・・ブレーキコイル、6・・・・・
・モータ、7・・・・・停止制御手段、11+23〜2
5・・・・・・ROM、12・・・データセレクタ、1
3・・・・・・分周器、14・・・・・周期カウンタ、
17・・・・・・演算器、21・・・・プリセットカウ
ンタ、22・・・・・・位置カウンタ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
1 図 第2図 第3図 第4図 〔へン丁B □ 第5図 第6図 第7図 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  ミシンと、前記ミシンを駆動するモータと、
    前記ミシンの回転速度に比例して変化する周期をもった
    パルス信号を発生する周波数発電機と、前記ミシンの所
    定の針位置を検出し針位置信号を出力する針位置検出器
    と、ペダルの規定位置に於て停止指令信号を出力し前記
    規定位置からの離反距離に応じて速度指令信号を出力す
    る速度設定器と、前記針位置信号を基準とし、回転角度
    位置に応じた回転角度信号を出力するイ装置測定手段と
    、前記ミシンの回転速度を検出し実速度信号を出力する
    速度検出手段と、前記回転角度信号を速度設定値に変換
    する変換手段と、前記モーりの速度を制御する速度制御
    手段とより成9、前記速度制御手段は、前記ペダルが前
    記規定位置以外の位置に移動された場合には前記速度指
    令信号に従って作動し、前記停止指令信号が出力された
    場合の定位置停止過程に於いては、まず規定の中速度設
    定を行ない、前記実速度信号が前記中速度以下を示し、
    さらに前記針位置信号を検出した時点から前記変換手段
    からの速度設定値に従って作動した後、前記針位置信号
    を検出した時点で前記ミシンを位置決め停止させるよう
    構成したミシン駆動装置。 (2)変換手段は、回転角度信号を、針位置信号が通過
    した時点で最大となり、その直前で最小となるような速
    度設定値に変換する変換素子を含む特許請求の範囲第1
    項記載のミシン駆動装置。 (3)速度検出手段は、タロツクパルス信号を発生する
    りI’1 ツク’R541jG 器及びカウンタを含み
    、周波数光′市機のパルヌ信号の一周期間における前記
    クロックパルス信号数を計数し、該計数結果を実速度信
    号として出力するよう構成した特許請求の:ltl′l
    囲第1項記戦のミシン駆動装置、。 (4)位置測定手段は、カウント手段を含み、ミシンの
    一回転毎に発生する針位置信号により前記カウント手段
    を初期状態にした後、周波数発電機からのパルス信号の
    計数を行ない、該計数値を位置信号として出力するよう
    構成した特許請求の範囲第1項記載のミシン駆動装置。 (6)変換手段に含まれる変換素子をROMで構成し、
    位置信号に従って前記ROMのアドレスを指定し、各ア
    ドレスに速度設定値を示すデータを割りつけた特許請求
    の範囲第1項または第2項記載のミシン駆動装置。 (6)速度検出手段と、位置測定手段と、変換手段と、
    速度制御手段とを一チツプマイクロコンピュータで構成
    した特許請求の範囲第1項または第2項または第3項捷
    たけ第4項捷たけ第5項記載のミシン駆動装置。
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