JPS6042749B2 - ミシン制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はペダルの踏み込み量にしたがつて、速度発電
機からのパルス信号の分周比を変えてやり、かつ分周後
のパルス信号の周期を一定となるよう制御することによ
り、ペダル位置に応じた右投可変速制御を行なうという
思想に基づいたミシン制御装置に係る。

従来、かかる速度設定の方式として、ペダルに連動し
た磁石と該磁石に対向させた磁気センサとの組み合わせ
により、ペダルの踏み込みにしたがつて前記磁石と磁気
センサ間の距離を変え、磁気センサ部より速度設定信号
として出力するようにした無段階の速度設定方式あるい
はペダルに連動してマイクロスイッチをオン、オフさせ
る数段階の有段速度設定方式がとられ、またこれらの速
度制御内容はいずれも速度発電機からの速度検出信号お
よび上記速度設定信号をアナログ量とし、制御部もアナ
ログ量として処理しており、速度発電機あるいは速度設
定部の構成上からは高価なものとなつており、また速度
制御部回路も部品点数の多い構成となつている。

また、一般にミシン制御機能として上記の如き速度制
御の他に、他の各種スイッチ入力に基づくミシンに付加
された各種ソレノイドのタイミング制御機能あるいはミ
シン針の一定位置への停止機能などの複雑な制御をとも
なう場合が多く、最近では、これら制御の主要部を１チ
ップマイクロコンピュータで構成している例がみられる
が、これらはいずれも速度制御部は前記のようにアナロ
グ信号を扱わねばならないので、上記１チップマイクロ
コンピュータでは制御できず別回路で構成されているの
が通常である。

したがつて、本発明の目的は前記速度検出信号あるい
は速度設定信号をディジタル量とすることにより、それ
ら各信号の発生部を簡素化し低価格化を図るとともに、
速度制御部における処理もディジタル化することにより
上記１チップマイクロコンピュータの採用を可能にし、
部品点数の削減にともなう高信頼性化あるいは低価格化
を実現するところにある。

上述の目的は本発明によれば、速度発電機としては単に
各発生パルス間隔が位置的に等間隔であるようなパルス
信号のみを供給できれば良く、したがつて安価な構成が
可能であ、また、速度設定信号を発生する速度設定器と
しては、例えばペダルに連動した遮蔽板と数対の発光・
受光素子のみの組合わせにより上記数組の受光素子より
組み合わせディジタル信号をとり出し、速度設定信号と
するような簡単な構成が可能であり、さらに制御回路に
関しては特殊な変換を必要とせずに取り扱われる信号は
すべてディジタル信号で統一され、したがつて分周器、
周期測定器、ラッチ、演算器、タイマーなどの各制御要
素の機能を最近開発された制御素子であるマイクロコン
ピュータなどに受けもたせることにより、大幅に部品点
数を減することが可能となり、また安価な回路が実現さ
れ得る。

また本発明においては速度設定に必要な段数は前記発光
・受光素子の個数を増すことにより簡単に対応でき、ま
た、ペダルの踏み込み位置をミシンの回転速度との関係
は、例えば前記発光・受光素子として透過形のものを使
用したとすれば、前記遮蔽板の穴明け位置寸法をペダル
の踏み込み移動方向に調整した数種の遮蔽板をあらかじ
め用意しておき、それらを交換することによつても簡単
に対応てきるという特長を有している。

本発明のその他の特徴、利点は以下の具体例についての
説明から明らかになろう。

以下第１図のブロック図にしたがい、本発明の適用例に
ついて述べる。

１はミシンヘッドを表わし、通常ミシン台に取りつけら
れ、縫製作業を行なう部分である。

該ミシンヘッド１には速度発電機２が取りつけられ、該
速度発電機２は位置角度において等間隔なパルス信号を
ミシン１回転当り複数個発生するような構造を有してい
る。波形成形回路３は上記パルス信号を矩形波に整形す
るため、０Ｐアンプあるいは他のＩＣなど簡単な制御素
子で構成される。分周器４は速度設定器５からの速度設
定信号により分周比を切り換えることが可能なＩＣによ
る回路である。速度設定器５はミシンペダルの踏み込み
位置に対応した有段の位置信号を速度設定信号として出
力する部分であり、前述の如く、ペダルに連動した遮蔽
板と、数対の発光・受光素子により構成される。周期測
定器６はタイマーにより構成される。ラッチ７はＩＣで
構成され、演算器８は演算用１Ｃ回路で、タイマー９は
ＩＣでそれぞれ構成される。ここで、上述の分周器牡周
期測定器６、ラッチ７、演算器８およびタイマー９はこ
れら機能をすべて内蔵している１チップマイクロコンピ
ュータによつても容易に構成できる。

特に、上記分周器４のマイクロコンピュータへの適用に
関してはまずマイクロコンピュータの外部割込端子に速
度発電機からのパルス信号を接続しておき、速度設定器
５からの速度設定信号に応じた分周回数毎に上記割込端
子入力を有効とするようにプログラム処理を行なうこと
によつて可能となる。ドライバ１０はトランジスタおよ
び抵抗素子により構成され、クラッチ・ブレーキコイル
１１は電動機の電磁クラッチ●ブレーキカップリング部
にあり、磁気回路、ライニング部を経て出力軸にモータ
の回転力が伝達されるように構成されている。

なお、電動機の出力軸はその軸端にプーリが取りつけら
れ、該プーリおよびベルトを介してミシンヘッド１に連
動している。以上のように構成されており以下にその動
作にａついて説明を加える。

まず、ミシンヘッド１が回転している状態において、速
度発電機２はミシンの回転速度に比例した周波数をもつ
た信号を出力し、波形整形回路３は該信号を波形整形し
、矩形波としてパルス信号・列を出力する。

このパルス信号列は分周器４により速度設定器５からの
設定量に応じ、例えば設定量が２倍であれば１１２に、
４倍てあれば１１４という具合に分周され、分周パルス
列ＰＤが出力される。同期測定器６は該分周パルス列Ｐ
Ｄの各周期ノを測定し、制御対象であるパルス区分の一
つ手前の区間の実測周期としてラッチ７によりラッチし
、該実測周期Ｔｐを演算器８に出力し、演算器８は一定
の演算式に該実測周期Ｔｐを代人することにより、クラ
ッチコイルあるいはブレーキコイルの励磁時間を演算し
、タイマ９に演算結果値ＴＢＣをセットし、ドライバ１
０を介してクラッチ・ブレーキコイル１１を演算された
時間だけ励磁することにより制御対象範囲であるパルス
区間の制御を行ない、さらに上記を繰ソー返すことによ
り平均化された回転力がミシンヘッド１に伝達され、ミ
シンは速度設定器５によつて定められた速度で運転する
ことになる。次に第１図のブロック図における演算器８
による具体的演算実施例について、第２図にしたがつて
述べる。

この例は演算曲線を直線て表わしているが、他の演算可
能なすべての曲線を採用し得るものである。直線の式は
下式にて表わされる。

但しＴＣＢ：クラツチ・ブレーキ励磁時間 Ａ，．Ｂ：
常数 Ｔｐ：実測周期 第２図において、Ｘ軸は速度発電機パルス列の制御対象
区間の１つ手前の区間の実測周期を表わし、Ｙ軸は上記
制御対象区間におけるクラッチ電流の投入時間（正の場
合）、あるいはブレーキ電流の投入時間（負の場合）を
表わし、曲線は上記（１）式においてＡ＝２、Ｂ＝４と
しさらに具体化した形で表わしている。

例えば、速度発電機として１回転毎に印個のパルスを発
生するものを採用すると、２００ｒ′Ｐｍの回転速度て
安定した状態において実測周期Ｔ，は５ｍｓとなり、し
たがてクラッチ電流投入時間は第２図より２ｒｒ１．ｓ
となる（α点）。

したがつて、各．パルス区間の周期５７Ｔ７．Ｓの内、
２ｒｒＬｓ間クラッチが投入されるようなデューティで
クラッチコイルが励磁され、ミシン負荷を吸収し一定速
度（２００ｒｐｍ）を維持するように動作する。

ここで採用した演算式における係数Ａは任意の．値を自
由に選定てき、該係数Ａの調整により系のゲインは容易
に設定され得るものである。また常数Ｂは通常のミシン
負荷状態において、設定された速度を維持するに必要な
りラッチ電流の投入割合から決定されるといえる。すな
わち、第２図に−おいて常数Ｂを変化させた場合、直線
Ｙ軸方向に移動し、α点に着目すれば２００ｒ′Ｐｍの
速度を維持するためのクラッチ投入時間が変化すること
になり、したがつて必要なりラッチ投入時間から上記常
数Ｂは決定されることとなる。上述のような通常の負荷
における定速度運転から、例えば負荷が重くなつたよう
な場合にはミシン回転速度の低下にともない実測周期が
長くなり、したがつてクラッチ電流の投入割合が増加し
、これらがつり合つたところで一定速度運転が行なわれ
る。

逆に負荷が軽くなつたような場合にはクラッチ電流の投
入割合が減少し回転速度を下げようとし、これらがつり
合つたところで一定速・度運転が行なわれる。さらに、
何らかの外乱あるいは過渡的な速度のオーバーシュート
などにより回転速度が設定よりも極端に超えたような場
合は第２図によれば、例えば回転速度が２５０ｒ′Ｐｍ
を超えた場合にはブレーキ電流を投入することにより迅
速な速度の低下を図つている。上記に述べたように、系
は分周器からの分周パルス信号Ｐ。

の周期が常に一定となるように動作し、したがつて例え
ば分周比が速度設定器により１から１１２に減じられた
ような場合には、まず実測周期が２倍となるが上述の如
く周期が一定になるように作動し、したがつて最終のミ
シン回転速度は約２倍に安定する如く動作する。このよ
うに、速度設定の切り換えは有段階にて行なわれ、さら
に設定速度としては分周比が１／ｎとなつた場合はそれ
が１であるときの設定速度に対しｎ倍の値をとり得る（
但し、ｎ＝１、２、 ・・・り。次に、第３図に本発明
の適用に基づく踏み込みストロークとミシン回転速度の
関係の例について示し、以下同図にしたがい説明を加え
る。この例においてはペダルの最大踏み込みストローク
は１４Ｔｆｒ！！ｔとし、踏み込み段数は１鍛とし、基
準の回転速度（分周比＝１の回転速度）を２００ｒ″Ｐ
ｍとしている。

この例では踏み込み段数が１鍛であるので、速度設定器
としてはペダルに連動しかつ移動方向に約１ｗｍピッチ
で適当に穴明けされた遮蔽板をはさんで、４組の発光・
受光素子を配置することにより構成され、得られる１曜
類の組み合わせ速度設定信号のうち１鍛分を使用すれば
良いといえる。同図において、（ ）内の数値は分周比
を示しており該分周比を１／ｎとする前述のように、ミ
シンの回転速度は２００ｒ１〔Ｒｐｍ〕で計算される。

同図は踏み込みストロークに対するミシン回転速度の変
化量が低速度において小さく、高速度においては大きい
ような関係をもつているが、この関係は分周比の選定に
より自由に設定でき、また基準の回転速度をさらに小さ
くとり、段数をさらに大きくすることにより無段に近い
形とすることも可能と言える。なお、同図におけるＭＡ
ｘの回転速度は前述の演算曲線にしたがつた速度制御と
は無関係に、クラッチコイルを単に全励磁したときのモ
ータプーリとミシンプーリの比において決定される回転
速度を表わすものである。

以上に本発明の一実施例について述べたが、このことか
ら明らかなように、本発明は速度発電機からの実速度を
示すパルス信号を分周器により、ペダルの踏み込み量に
応じた速度設定器からの速度設定信号に基き決定された
分周比だけを分周することによつて、有段の速度切り換
えを行なわんとするものであつて、一定の分周比のもと
では制御対象であるパルス区間の１つ手前のパルス区間
の実測周期を、系の最適設計に基づき定められた演算式
に代人し、該演算結果により制御対象のパルス区間にお
いて、決定された時間のみクラッチコイルあるいはブレ
ーキコイルを励磁し、最終的にあらかじめ定められてい
る設定パルス周期との間にわずかの偏差をもつて運転さ
せるという思想にもとづくものである。

前記に述べたように、本発明においては速度設定に必要
な段数は前期発光・受光素子の個数を増すことにより容
易に対応でき、また、ペダルの踏み込みストロークとミ
シンの回転速度の関係はペダルの踏み込み位置に対応し
た分周比を変えることによつて自由に選定でき、一方、
例えば前記発光・受光素子として透過形のものを使用し
たとす３れば、前記遮蔽板の穴明け位置寸法をペダルの
踏み込みにしがつた移動方向に調整した交換可能な数種
の遮蔽板をあらかじめ用意しておき、それらを交換する
ことによつても簡単に対応できるという特長を有してい
る。

なお、上述の如くモータは電磁クラック・ブレーキ構造
を有したモータを例としてとり挙げているが、本発明は
直流モータあるいは他のモータに対しても適用できる。

以上の説明から明らかなように本発明によれば従来のア
ナログ量による速度制御方式と違つた、ディジタル速度
制御を実現する画期的なものであつて、さらにディジタ
ル化にともない例えばマイクロコンピュータの適用が可
能となり、したがつてその構成がきわめて単純化され、
部品点数の削減にともなう高信頼性化あるいは価格の低
減が実現され、多大なる効果を有することは明らかであ
゛ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一適用例としてのブロックダイヤグラ
ム、第２図は演算曲線の具体例を示す図、第３図は本発
明の適用に基づく踏み込みスト・ロークとミシン回転速
度の関係をそれぞれ示す図である。 １・・・・・ミシンヘッド、２・・・・・・速度発電機
、４・・・・・・分周器、５・・・・・・速度設定器、
１０・・・・・・ドライバ、１１・・・・・・クラッチ
・ブレーキコイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも縫製を行なうためのミシンヘッドと、該
   ミシンヘッドを駆動するためのモータと、制御装置およ
   び前記ミシンヘッドが１回転する毎に複数個のパルス信
   号を発生する如き速度発電機を有したミシン駆動装置に
   おいて、前記制御装置を少なくとも、ペダルの踏み込み
   量に応じて速度設定信号を発生する速度設定器と、前記
   速度発電機からのパルス信号を分周するための分周器お
   よび前記モータの駆動制御部とで構成し、前記速度設定
   信号にしたがつて前記分周器の分周比を変化させること
   により、該分周器の出力として該分周比に応じた基準パ
   ルスを得るよう構成し、かつ該基準パルスの周期が一定
   となるよう前記駆動制御部を制御することにより、前記
   モータに対しペダルの踏み込み量にしたがつた有段可変
   速制御を行なうよう構成したことを特徴とするミシン制
   御装置。