JPS609432B2 - ミシンモーターの速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ミシンモーターの速度制御装置、特に、サィ
リスタを用いたミシンモーターの速度制御装置に関する
ものである。

従釆、種々のサィリスタを用いたミシンモーターの速度
制御装置があったが、いずれも高速時でのトルクは出せ
るが低速時でのトルクが出せない、あるいはコントロー
ラの踏み込み量とモーターの回転数との関係を自由に設
定できないため縫成時、ミシンを安定した状態で低速駆
動できない、あるいはコントローラの踏み込み量とモー
ターの回転数との関係を最も縫成に適した関係に設定し
ようとしても困難なため、コントローラによりミシンの
回転数制御にはある程度の熟練を要していた。

即ち、従来装置においては、交流電源の雫位相に合わせ
て充電を開始するように構成された充電回路からの電圧
と、一定の電圧に固定された基準電圧との比較を行ない
、その比較信号によりサィリスタの点弧を行っており、
モーターの速度制御は充電回路の時定数を変えることに
よって行なわれ、時定数が小さければ早く基準電圧に達
するためサィリス夕の点弧時期が早められ、モーターは
・高速で回転し、時定数が大きければ基準電圧に達する
までの時間が長くなり、サィリスタの点弧時期は遅れ、
モーターは低速回転する。

この方式で時定数設定用の抵抗の大きさを、フットコン
トローラの踏み込み量に対して直線的に変えるとすると
、点弧時期が直線的に変化することになり、このため、
モーターに加わるエネルギー変化としては、第９図に示
すようになり、従ってモーターの回転数もこれに従うた
め、縫成を行なうに当っては速度制御が行いにくい状態
となっている。

又、速度フィードバックを行う場合、前記基準電圧にモ
ーターの速度フィードバック電圧を重量する方式がとら
れており、この方式においても、モーターの負荷が大き
くなってモーターの回転数が低くなると、速度フィード
バック電圧が小さくなり、基準電圧が低下することにな
るため、サィリスタの点弧時期が早められ、モーターの
回転数を上げ、又、モーターの負荷が小さくなって、モ
ーターの回転数が高くなると速度フィードバック電圧が
大きくなり基準電圧が高くなるめ、サィリスタの点弧時
期が遅れモーターの回転数を下げ、もとの回転数に戻そ
うとする働きは有るが、低速時において、速度フィード
バック電圧が低いため、充分な位相補正が行なえないた
め、充分なトルクが得られないという欠点があった。

そこで本発明は、上記従来装置の欠点に鑑み高速時のト
ルクはもちろん低速時までのトルクも充分出せるように
し、かつ、コントローラの踏み込み量とモーターの回転
数との関係を、コントローラの踏み込み量に応じた電圧
変化に置き換えることにより、この変化特性を縫成に通
した回転特性に合わせるだけで、縫成に適した回転特性
を得ることが可能なミシンモーターの速度制御装置を提
供することを目的とするものである。

当該目的を達成するために、本発明はフットコントロー
ラの踏み込み量に応じて指定されるモーターの速度とモ
ーターの実際の速度とを比較して、そのモーターの実際
の速度が指定されるモーター速度に対して上昇すれば出
力電圧を生ずる速度比較器からの出力信号にて抵抗、ダ
イオードを介してコンデンサを充電する充電回路と、前
記出力信号の消失により前記抵抗及び前記ダイオードと
は異なる抵抗及びダイオードを介して前記コンデンサの
蓄積電荷を放電する放電回路とを有し、この放電回路の
放電時定数を前記充電回路の充電時定数より大とする。
そして、前記コンデンサの端子電圧にて前記ミシンモー
ターの速度を指定する点弧角指定回路を構成し、この点
弧角指定回路からの信号と、交流電源の周波数に同期し
、交流波形の位相を表す信号とを比較し、その比較結果
に基づいてサィリスタを点弧してミシンモーターの速度
をフットコントローラの踏み込みに応じて指定された速
度に制御することを基本的構成とする。これによれば、
フットコントローラが踏み込まれてモーターの速度を増
大させるように指示されると、フットコントローラによ
り指定されるモーター速度の方が実際のモーター速度よ
り高いため、速度比較回路の出力信号が消失する。

このため、コンデンサに蓄積された電荷が放電してコン
デンサの端子電圧が低下する。従って、サィリスタの点
弧時期が早くなり、モーターの回転数を増加させる。逆
にフットコントローラの踏み込みを減少して、モーター
の速度を減少させるように指示すると、実際のモーター
速度の方がフットコントローラにより指定されるモータ
ー速度より高いため、速度比較回路は出力電圧を出力す
る。このため、コンデンサは充電を開始して、その端子
電圧が上昇する。従って、サィリスタの点弧時期が遅く
なり、モーターの回転数が減少する。以上の如く、フッ
トコントローラの踏み込みに応じてモーターの速度が制
御される。次に、モーターの負荷変動は、一般にモータ
ーが高速で回転している時はほとんど影響しないが、モ
ーターの回転が低速になればなる程その影響が大きくな
る。

ここで、モーターの回転数はサィリスタの点弧時期、即
ちコンデンサの端子電圧により制御される。つまり、コ
ンデンサの端子電圧が高い程サイリスタの点弧時期は遅
くなり、モーターの回転数は低くなる。従って、モータ
ーの低速回転時には、コンデンサの端子電圧が高く設定
されている。この時、モーターの負荷変動により実際の
モーター速度が指定された速度より早くなると、速度比
較回路に出力信号が生じて、コンデンサが充電される。
逆に、実際のモーター速度が指定された速度より遅くな
ると、コンデンサが放電される。ところが、コンデンサ
の端子電圧は上記の如く、もともと高く設定されている
ため、この設定電圧よりさらに充電される場合の電荷に
比べ放電される電荷の方が多くなる。そこで、本発明で
は、放電回路の時定数を充電回路の充電時定数よりも大
として、放電される電荷の量を調節している。従って、
本発明によれば、低速回転時のモーターの負荷変動に対
しても、モーターの速度制御を極めてスムーズに行うこ
とができる。以下、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。第１図においてＡはミシンのフットコントロ
ーラの内部に内蔵された可変抵抗器を示し、１は抵抗体
、２は摺動子を示し、情勤子２はコントローラを全く踏
み込んでいない状態では３に位遣し完全に踏み込んだ状
態では４に位置する。

Ｂはミシンモーターに内蔵された部材を示し、５はミシ
ンモーターのアーマチュア、６はモーターの界滋コイル
で互に直列に接続されている。７はダイオードでァーマ
チュア５の両端に並列に接続され、モーターへの電源力
ミＯＦＦさたとき、アーマチュア５の両端に発生する逆
起電圧を放電する働きをなす。

８はダイオードで界磁コイル６に並列で接続され、モー
ターへの電源がＯＦＦされたとき、界磁コイル６の両端
に発生する逆起電圧を放電し、瞬時ではあるが界滋電流
を保持する働きをなす。ダイオード９，１０，１１，１
２は全波整流回路を構成し、そのダイオード１２のカソ
ードはダイオード９のアノードを接続し、ダイオード９
のカソードはダイオード１０のカソードと接続し、ダイ
オード１０のアノードはダイオード１１の力ソード‘こ
接続し、ダイオード１１のアノードはダイオード１２の
ァノードと接続している。線１８がダイオード１１のア
ノードと接続され、この線１８の電圧を基準電圧とし、
電圧零と定める。ダイオード９のアノードは線１３を介
して一方の交流電源に接続し、ダイオード１０のアノー
ドは線１４を介して他方の交流電源に接続している。ダ
イオード９０、抵抗１５、ツェナーダィオ−ド１６、コ
ンデンサ１７により簡易タイプの定電圧回路が構成され
、そのダイオード９０のアノードはダイオード１０のカ
ソードに接続し、ダイオード９０のカソードは抵抗１５
の一方の端子に接続し、抵抗１５の他方の端子はッェナ
ーダィオード１６のカソード‘こ接続し、ッェナーダィ
オード１６のァノードは線１８と接続されている。コン
デンサ１７はッェナーダィオード１６と並列に接続され
ている。線１９はツェナーダィオード１６のカソード端
子と接続し、ッェナーダィオード１６で定められる一定
の定電圧Ｖを供給する。２０はＮ型ＦＥＴでゲートソー
ス間を短絡し、ドレィン、ソース間に一定電圧以上の電
圧を印加すると、印加電圧に無関係に一定の電流を供給
できることを利用して定電流源として用いている。

ＦＥＴ２０のゲートソースは線１８に接続され、ドレィ
ンはフットコント。ーラ内の可変抵抗器Ａの抵抗体１、
摺動子２を介して線１９に接続されている。ＦＥＴ２０
‘こより定電流回路が構成されているから、可変抵抗器
Ａの摺動子２及び抵抗体１の点４間の抵抗値変化が、コ
ントローラを踏み込んでいった場合に第３図ｂのように
変化すれば、ＦＥＴ２０のドレィン端子（ａ点という）
の電圧変化は第３図ｃのようになり、抵抗値変化と電圧
変化とが比例関係となる。ａ点の電圧を今後モーターの
速度を指定するための電圧（速度指定電圧）として使用
する。第３図ｂ，ｃ図において破線、実線、１点鎖線は
それぞれ相互に対応することを示している。２１，２２
はモーター駆動用のサィリスタで、ゲート端子に与えら
れるゲート信号に応じ、交流電源の位相制御を行って、
モーターの速度を制御するもので交流電源の全電圧波形
のうちそれぞれ半波分の制御を行い、そのサィリスタ２
１のアノードは線１３と接続され、サィリスタ２２のア
ノードは線１４と接続される。

サィリスタ２１，２２のカソードは互に接続され、ダイ
オード２３のアノードｌこ接続される。ダイオード２３
のカソード端子はモーターの界磁コイル６に接続され、
モーターのアーマチュア５が線１８に接続される。位相
制御された状態のサィリスタ２１，２２のカソード端子
の電圧波形は第４図のようになり、そのａの波形がサィ
リスタ２１による波形であればｂがサィリスタ２２よる
波形となる。ダイオード２３のカソード端子の電圧波形
を見ると、第２図のようになる。第２図、第４図に示し
た１の部分の電圧値が異なるが、これはサィリスタ２１
，２２がＯＦＦ状態になった時、モーターの界磁コイル
６に蓄えられた磁気エネルギーがダイオード８を介して
放電し、これにより瞬時ではあるが、サィリスタ２１，
２２が○ＦＦした後も磁界が保持され、モーターが発電
機として作用するために発生した電圧である。この発電
電圧は回転速度に比例している。第４図に示された端子
電圧は抵抗２４，２５、コンデンサ２６、ＮＰＮトラン
ジスタ２７より構成されるサィリスタＯＮ検出回路に入
力される。

サィリスタ２１，２２が○Ｎした場合にはトランジスタ
２７が○Ｎし、サイリスタ２１，２２がＯＦＦすればト
ランジスタ２７もＯＦＦする。抵抗２４の一方の端子は
ダイオード２３のアノード端子と接続し、他方の端子は
抵抗２５、コンデンサ２６の一方の端子、トランジスタ
２７のベースに接続する。抵抗２５、コンデンサ２６の
他方の端子及びトランジスタ２７のヱミッ夕端子は線１
８に接続する。トランジスタ２７のコレクタ端子は、ダ
イオード８０，４６，５７のカソード端子に接続してい
る。第２図に示された電圧はダイオード２８、抵抗２９
，３１、コンデンサ３２、ダイオード８０で構成される
モーターの速度検出回路に入力され、抵抗２９，３１で
分圧されると共に、コンデンサ３２で平滑され、しかも
サイリスタ２１，２２が○Ｎした時はトランジスタ２７
が○Ｎし、ダイオード８０を介して電圧零に落すため、
ｃ点の電圧はモ−ターの発電電圧のみが残り、第５図の
波形となる。

発電電圧の大きさは回転数に比例し、第３図ａに示す特
性ａとなる。抵抗３１の大きさを適当に可変することに
より、勾配は自由に設定することが出来る。第１図では
抵抗３１を可変抵抗となし、スイッチ３０を設けて、可
変抵抗３１の摺動子とｃ点とをＯＮ，ＯＦＦすることに
より、２つの勾配を設定できるように構成している。第
３図ａで特性ａは○ＦＦした場合を示し、特性ｂは○Ｎ
した場合を示す。ダイオード２８のアノードはダイオー
ド２３のカソード‘こ接続し、カソードは抵抗２９の一
方の端子に接続する。抵抗２９の他方の端子は抵抗３１
、コンデンサ３２の一方の端子、ダイオード８０のアノ
ード端子に接続する。抵抗３１、コンデンサ３２の他方
の端子は線１８に接続される。抵抗３７、可変抵抗３８
で構成される回路は電圧分圧回路で、ａ点、ｃ点間の電
圧を補正するための回路である。

抵抗３７と可変抵抗３８の中間点（ｂ点）の電圧と、モ
ーター停止時のｃ点の電圧との加算電圧が、コントロー
ラ内の可変抵抗器の摺動子２が３の位置にあるときは、
ａ点の電圧が加算圧よりも低くなるようにし、又、３′
位置に来た時は加算電圧よりも大となるようにセットす
る。抵抗３７と可変抵抗３８は直列に接続され、抵抗３
７の他方の端子は線１９に接続し、可変抵抗３８の他方
の端子は線１８に接続する。３３は電流入力型のアナロ
グＩＣで速度電圧比較器として用いている。

抵抗３４，３５，３６はアナログ１Ｃ３３への入力電流
制限抵抗である。抵抗３４の一方の端子はアナログＩＣ
３３のｅ端子に接続され、他方の端子はａ点に接続され
る。抵抗３５の一方の端子はアナ。グ１Ｃの由の端子に
接続され、他方の端子はｂ点に接続されている。抵抗３
６の一方の端子はアナログ１Ｃ３３の由の端子に接続さ
れ、他方の端子はｅ点に接続されているｂアナログＩＣ
３３はｅ端子に入力されるａ点の電圧に比例した電流と
、由端子に入力されるｂ点とｅ点の加算電圧に比例した
電流とを比較し、前者が大きければ電圧零を出力し、小
さければ電圧Ｖを出力する。抵抗３９，４０、ダイオー
ド４１，４２、コンデンサ４３、抵抗４４，４５、トラ
ンジスタ４７、ダイオード４６で構成される回路は、ア
ナログＩＣ３３の出力電圧に応じ、コンデンサ４３への
充・放電を行ない、サィリスタ２１，２２の点弧角を指
定するための電圧を得るための点弧角指定回路である。
速度指定電圧（ａ点の電圧）がｂ，ｅ点の電圧の加算電
圧よりも高ければアナログ１Ｃの出力電圧は電圧零とな
って抵抗４０、ダイオード４２を介してコンデンサ４３
に蓄積された電荷を放電し、コンデンサ４３の端子電圧
（ｅ点の電圧）を下げ、逆の場合には抵抗３９、ダイオ
ード４１を介して充電し、コンデンサ４３の端子電圧（
ｅ点の電圧）を上げる。ここでは、抵抗４０の値を抵抗
３９の値よりも大に設定している。即ち、放電回路の放
電時定数を充電回路の充電時定数よりも大としている。
これは、負荷変動が大きく影響する、モーターの抵速回
転時には、コンデンサ４３の端子電圧は高く設定されて
いるため、この設定電圧より充電される電荷に比べ放電
される電荷の方が多くなるのを、調節するためである。
ＰＮＰトランジスタ４７、抵抗４４，４５、ダイオード
４６よりなる回略はサイリスタ２１，２２がＯＮした場
合、ｃ点のモータ−の発電電圧信号がなくなるため、ア
ナログＩＣ３３の出力は必ず電圧零となり、コンデンサ
４３の蓄積された電荷を放電するので、これを防ぐため
に設けた回路である。サイリス夕２１，２２がＯＮする
とトランジスタ２７が○Ｎし、したがってＰＮＰトラン
ジスタ４７が○Ｎしてダイオード４２のカソード電圧が
電圧Ｖにセットされ、コンデンサ４３からの放電が防止
される。アナログに３３の出力端子は抵抗３９，４０の
一方の端子に接続され、抵抗３９の他方の端子はダイオ
ード４１のアノ−ド‘こ接続される。抵抗４０の他方の
端子はダイオード４２のカソード‘こ接続され、ダイオ
ード４２のアノードはダイオード４１のカソード、コン
デンサ４３の一方の端子に接続される。コンデンサ４３
の他方の端子は線１８に接続さる。又、ダイオード４２
のア／ードはＰＮＰトランジスタ４７のコレクタと接続
している。トランジスタ４７のェミツタは線１９と接続
し、ベースは抵抗４４，４５の一方の端子に接続されて
いる。抵抗４４の他方の端子は線１９に接続され、抵抗
４５の他方の端子はダイオード４６のアノードに接続さ
れている。ダイオード５７、抵抗７４，７５、トンジス
タ７８、抵抗７６，７７、トランジスタ７９及び抵抗４
９、コンデンサ５川ま交流電源の周波数に対応したノコ
ギリ波を形成する位相角信号発生回路である。

その電圧波形を示すと、第７図ｂのｆ点の電圧波形とな
る。この電圧はサィリスタが導適するとダイオード５７
を介して電圧零に落とされるため、電圧零の領域が動作
状態では広くなる。抵抗７４の一方の端子はダイオード
１０のカソードーこ接続し、他方の端子は抵抗７５の一
方の端子ＮＰＮトランジスタのベースに接続される。抵
抗７５の他方の端子は線１８に接続されている。トラン
ジスタ７８のコレクタは抵抗７６を介して線１９に接続
し、抵抗７７を介して線１８に接続する。又、トランジ
スタ７８のコレク夕はＮＰＮトランジスタ７９のベース
に接続している。トランジスタ７９のコレクタはダイオ
ード５７のアノードと接続し、抵抗４９を介して線１９
に接続し、又コンデンサ５０を介して線１８に接続され
ている。トランジスタ７９のヱミツタ端子は線１８に接
続している。抵抗５１及び可変抵抗５２で構成される回
路は電圧分圧回路で、コンデンサ４３に蓄積された電荷
が充分放電されて電圧零近くになった場合にも、必ずｆ
点の三角波形電圧と等しくなる電圧が存在するようにｅ
点の電圧を引っぱり上げるための回路である。５３は電
流入力型のアナログＩＣで電圧比較として使用される位
相角比鮫器である。

抵抗５４，５５，５６はアナログＩＣ５３への電流制限
抵抗で、アナログＩＣ５３のｅ端子には抵抗５４，５５
の一方の端子が接続され、由の端子には抵抗５６の一方
の端子が接続されている。抵抗５４の他方の端子は抵抗
５１を介して線１９に接続され、又可変抵抗５２を介し
て線１８と接続している。抵抗５５の他方の端子はｅ点
に接続され、抵抗５６の他方の端子はｆ点に接続する。
アナログＩＣ５３はｅ点、ｄ点の電圧の加算電圧に比例
した入力電流が、ｆ点の電圧に比例した入力電流よりも
大きい場合には電圧零の電圧を出力し、逆に小さい場合
には電圧Ｖの電圧を出力する。

抵抗５８，５９、ＮＰＮトランジスタ６０、パルストラ
ンス６１、ダイオード６３，６４、抵抗６５，６６，６
７，６８はサイリスタ２１，２２を点弧するトリガ回路
である点弧回路である。

アナログに５３の出力電圧が電圧Ｖとなると、トランジ
スタ６０が○Ｎし、パルストランス６１の入力コイル６
１一ａに電流が与えられる。パルストランス６１の出力
コイル６１−Ｍこは入力電流に応じて出力電流が流れる
。この電流をダイオード６３，６４により各一方向成分
のみを取り出し、抵抗により電圧分割してサィリスタ２
１，２２のゲートに与えこれをＯＮさせる。

サイリスタ２１，２２がＯＮすると、トランジスタ２７
が○Ｎしコンデンサ５０の端子電圧を電圧零に下げるた
めアナログ１Ｃ５３の出力が電圧零となり、トランジス
タ６０がＯＦＦする。トランジスタ６０をＯＦＦするこ
とによって、パルストランス６１に不必要な電流が流れ
るのを防止している。抵抗５８の一方の端子はアナログ
ＩＣ５３の出力端子に接続され、他方はトランジスタ６
０のベース端子と接続されている。トランジスタ６０の
コレクタ端子は抵抗５９を介して線１９に接続されェミ
ッタ端子はパルストランス６１の入力コイル６１−ａを
介して線１８に接続されている。パルストランス６１の
出力コイル６１−ｂはダイオード６３，６４のアノード
端子に接続され、他方の端子は抵抗６７，６８，２４の
一方の端子及びサィリスタ２１，２２のカソード端子に
接続されている。抵抗６７の他方の端子はサィリスタ２
１のゲ−ト端子と接続されると共に抵抗６５を介してダ
イオード６３のカソードに接続される。

抵抗６８の他方の端子はサイリスタ２２のゲート端子と
接続すると共に抵抗６６を介してダイオード６４のカソ
ード端子と接続している。

ＰＮＰトランジスタ６９、抵抗６０、コンデンサ７１、
ダイオード７２で構成される回路は、交流電源をＯＮさ
せた場合に、ｅ点の電圧の立上りと、ｆ点の電圧の立上
りを比較した場合、ｆ点の電圧の立上りの方が早いため
、アナログＩＣ５３の出力電圧に電圧Ｖが出力され、サ
ィリスタ２１，２２が○Ｎして、モーターが駆動される
という欠点が有るため、これを防止するための回路であ
る。

電源がＯＮされた時点から、抵抗７０、コンデンサ７１
によって定められた時定数の時間だけｄ点の電圧を電圧
Ｖに保持することによって、ｅ点の電源ＯＮ時点の電圧
の立上りの遅れを補正し、電源ＯＮ時点でのモーターの
駆動を防止している。コンデンサ７１に蓄積された電荷
は電源がＯＦＦされた時点でダィオ−ド７２を介して放
電するよう構成している。トランジスタ６９のェミッタ
端子は線１９に接続され、コレクタ端子はｄ点に接続さ
れる。ベース端子は抵抗７０、コンデンサ７１を介して
線１８に接続されると同じに、抵抗７０を介してダイオ
ード７２のアノード端子に接続される。ダイオード７２
のカソード端子は線１９に接続されている。以上の如き
構成に於てｔ まず、交流電源がＯＮされた状態で、フ
ットコントローラが全く踏み込まれておらず、可変抵抗
器Ａの摺動子２が３位置にある場合の動作状態を説明す
る。

線１９とＦＥＴ２０のドレィン端子との間の抵抗が無限
大となるのでａ点の電圧は零となる。

又この時点でモーターが停止状態にあればｅ点の電圧は
零となり、動作状態にあればモーターの回転数に応じた
発電電圧がｅ点に現われる。ｂ点の電圧は、抵抗器Ａの
摺敷子２が３′の位置に来た時にモーターの最低回転数
が出せるように可変抵抗器３８により調整されて一定の
電圧にセットされている。従って、ａ点の電圧と、ｂ点
の電圧にｃ点の電圧を加算した電圧とを比較した場合、
モ−ターが停止していても、又回転していてもいずれの
場合にもコントローラの踏み込みがなければ、ａ点の電
圧よりも、ｂ点とｃ点の電圧との加算電圧の方が高くな
る。

第８図ａにはモーターが停止している場合のａ，ｂ，ｃ
各点の状態を示す。従って、速度電圧比較器として用い
ているアナログＩＣ３３の出力は常時電圧Ｖが出力され
、コンデンサ４３は抵抗３９、ダイオード４１を介して
常に充電される。

抵抗３９、コンデンサ４３の大きさで定まる時定数に関
連するある定った時間経過すれば、ｅ点の電圧は電圧Ｖ
にほ）、等しい飽和電圧Ｖｅに達する。これを第８図ｂ
に示す。従って、位相角比較器として用いているアナロ
グＩＣ５３のｅの入力端子へ入力される電圧はｅ点の飽
和電圧Ｖｅとｄ点の電圧との加算電圧Ｖｅ＋ｄが入力さ
れることになる。アナログＩＣ５３の由の入力端子へは
ｆ点から交流電源の位相と同期したノコギリ波電圧が常
時入力されている。このノコギリ波電圧の最高電圧Ｖｆ
は抵抗４９、コンデンサ５０の大きさを適当に定めて、
必ずＶｅ＋ｄ＞Ｖｆとなるようにあらかじめ定数設定を
行ってある。この電圧の関係を第７図ｂに示す。従って
、アナログＩＣ５３の出力は必ず電圧零となり、パルス
トランス６１は駆動されず、サィリスタ２１，２２も導
通せず、従ってモーターへは電源電圧が供給されずモー
ターは停止し、停止した状態を保持する。次に、フット
コントローラを踏み込んで、可変抵抗器Ａの摺動子２を
３′位置まで移動させた場合の動作状態を説明する。

フットコントローラを踏み込んだ場合の可変抵抗器の摺
動子２と４位置間の抵抗値Ｒが第３図ｂのように変化し
た場合には、ａ点の電圧は、ＦＥＴ２０‘こよる一定電
流をｉとすれば、｛（電圧Ｖ）−Ｒｉ｝の大きさとなり
、抵抗値Ｒの変化に比例して変化する。

ａ点の電圧を第３図ｃに示す。コントローラを３′の位
置まで踏み込むと、３′の位置に対応する電圧Ｖ３′が
ａ点に現われる。Ｖ３′の電圧はｂ点の電圧よりも大と
なるように可変抵抗３８を調整することにより、あらか
じめ設定されている。モーターは停止状態であるのでｅ
点の電圧は零となる。従って、ａ点の電圧と、ｂ点とｃ
点の加算電圧とを比較した場合ａ点の電圧の方が大とな
り、アナログＩＣ３３の出力は電圧零となる。

従って、コンデンサ４３に蓄積された電荷がダィオード
４２、抵抗４０を介して放電され、ｅ点の電圧はしだし
、に低下する。

従って、ｅ点の電圧と、ｄ点の電圧との加算電圧もしだ
いに下り、第７図ｂに示すように、３位置より３′位置
へ移行し、ｆ点の電圧が加算電圧よりも大となる領域が
生ずる。

ｆ点の電圧が、加算電圧よりも大となると、アナログＩ
Ｃ５３の出力は電圧Ｖとなり、パルストランスを駆動し
て点・弧信号をサィリスタ２１，２２に与える。従って
、サイリスタ２１，２２はトリがされた時点から交流電
源電圧が零になるまで導通し、モーターに電源電圧を供
給する。

モーターが回転すると、その回転に応じて発電電圧がｅ
点に現われるが回転数が小さく、第６図のＴ，領域に示
されるように、ｂ点とｃ点の加算電圧がａ点の電圧より
も小さい場合には、コンデンサ４３に蓄積された電荷は
放電され続けるためｅ点の電圧は下り、従ってｅ点とｄ
点の加算電圧も低下することになる。

従って、サィリスタ２１，２２の点孤時期は早められ、
モーターに電源電圧を与える時間が長くなって、モータ
ーの回転数は上昇してくる。

これにより、モーターの発電電圧も大きくなりａ点の電
圧とｂ点、ｃ点との加算電圧が第６図Ｔ２領域の状態と
なり、ｅ点の電圧が変化しなくなってモーターの回転数
が安定する。この時のｅ点とｄ点の加算電圧の大きさ、
又サィリスタ２１，２２の導適状態を示すと第７図のよ
うになる。

ｅ点とｄ点の加算電圧の大きさは、３位置から３′位置
まで低下している。本回路においてはサィリスタ２１，
２２が導適している間は、モーターの回転数に対応した
発電電圧を検出できないため、サィリスタ２１，２２の
導通信号でトランジスタ２７を○Ｎしトランジスタ２７
のＯＮ動作によりｃ点の電圧を零にしてアナログＩＣ３
３の出力鰭圧を電圧零にしてコンデンサ４３への充電動
作を防止し、又トランジスタ４７をＯＮさせることによ
りダイオード４２のカソード端子に電圧Ｖをかけて、放
電動作を防止することにより、第６図ｂに示すようにモ
ーターの速度検出ができない範囲ではｅ点の電圧を保持
するように構成している。

又サィリスタ２１，２２が一旦導通してしまえばパルス
トランスに電流を引続き供給する必要はなくなるため、
トランジスタ２７のＯＮ動作によりコンデンサ５０の充
電電荷を放電し、ｆ点の電圧を零としアナログＩＣ５３
の出力を電圧零にして、パルストランスへの電流が流れ
るのを防止している。従って、第７図でｅ点、ｄ点の加
算電圧が３′位置の時は、ｆ点の電圧は破線で示される
位置で電圧零となる。

次に、コントローラをしだいに踏み込んでいく場合の動
作状態を考えてみる。コントローラを踏み込むことによ
り、ａ点の電圧は第３図ｃに示されるようにしだいに高
くなる。従って、第６図でａ点、ｃ点、ｅ点の各電圧が
安定状態に在ったＴ２領域の状態からａ点の電圧が高く
なるため、Ｔ，領域の電圧状態に移行する。

従って、アナログＩＣ３３の出力が電圧零となり、コン
デンサ４３に蓄積された電荷を放電し、ｅ点の電圧が下
がり、第７図に示されるｅ点とｄ点の加算電圧が下りサ
ィリスタの点弧時期が早められモーターの転数が上がり
、その回転数に応答してｃ点の電圧が下がって、第６図
Ｔ２領域の状態に復帰した時点でモーターの回転数の上
昇が止まり、コントローラの踏み込み量に対応した回転
数に保たれる。

又逆にコント。ーラを踏み込んだ状態から足をしだいに
離して来た場合の動作状態を考えてみる。コントローラ
を離してくることにより、ａ点の電圧は第３図ｃに示さ
れるようにしだいに低くなる。

従って、第６図でａ点、ｃ点、ｅ点の各電圧が安定状態
に在ったＴ２領域の状態からａ点の電圧が低くなるため
Ｌの状態に移行する。

従って、アナログＩＣ３３の出力が電圧Ｖとなり、コン
デンサ４３を充電し、ｅ点の電圧が上がる。

第７図に示されるｅ点とｄ点の加算電圧も従って上がり
、サィリスタ２１，２２の点弧時期は遅れモーターの回
転数が下がり、その回転数に応答してｃ点の電圧が下が
って第６図Ｔ２の状態に復帰した時点でモーターの回転
数の減少が止まり、コントローラの踏み込み量に対応し
た回転数に保たれる。つまり、このことはａ点の電圧変
化分とモーターの回転数に応答したｃ点の電圧変化分と
が等しくなるまでモーターへの電源電圧の点弧角制御が
自動的に行なわれ、モーターの速度の加速あるいは減速
が行なわれることを示している。

又モーターの回転数と、モーターの回転数に応答したｃ
点の電圧とは第３図ａに示すように比例関係が有るため
、従ってモーターの回転数とａ点の電圧とは比例関係が
存在する。又、ａ点の電圧と可変抵抗器Ａの抵抗値変化
とは比例するため、従って可変抵抗器Ａの抵抗値変化を
コントローラ踏み込み量に対して適当に設定すれ‘ま、
第３図ｄに示すように設定された通りのコントローラ踏
み込み量と回転数の関係を得ることができる。

次に、モーター負荷が変動した場合の動作状態を説明す
る。

まず、モーターが一定の負荷で一定の回転数で回転して
いる場合は、ａ点の電圧、ｃ点の電圧、ｅ点の電圧は一
定となり、第６図のＴ２領域の状態にある。

この状態でモーター負荷が重くなった場合を考える。こ
の場合、モーターの回転数は減少するから、モーターの
回転数に応答したｃ点の電圧も下り、従ってＴ，領域の
状態となり、ｅ点の電圧が下ったサィリスタ２１，２２
の点狐時期を早め、モーターの回転数をａ点の電圧で設
定された回転数まで増加させる。この場合、負荷が大き
すぎてモーターの回転数をａ点の電圧で設定されている
回転数に戻し得ない場合は、ｅ点の電圧は零まで下り、
サィリスタ２１，２２の点弧時期は最大限早くなり、モ
ーターへはほゞ全電源電圧が供給されるようになる。

このことは初期設定される回転数に無関係であるので、
モーターが極低遠で設定された状態であってもモーター
にほ）、全電源電圧を供給した場合のトルクまで得るこ
とが可能であることを示している。逆に初期状態よりも
負荷が軽くなった場合も考える。この場合、モーターの
回転数は上昇するから、モーターの回転数に応答したｅ
点の電圧も上がり、従ってＴ３領域の状態となり、ｅ点
の電圧が上がって、サィリスタの点弧時期を遅らせ、モ
ーターの回転数をａ点の電圧で設定された回転数まで減
少させる。

最後にトランジスタ６９、抵抗７０、コンデンサ７１及
びダイオード７２で構成される安全回路につて説明する
。

この回路は、コンデンサ４３への充電時定数がコンデン
サ５０への充電時定数よりも大きいことに起因して、交
流電源を○Ｎした時に生ずるモーターの誤回転を防止す
るものである。コントローラを完全に離した状態で交流
電源を○Ｎした場合、アナログＩＣ３３の出力は電圧Ｖ
となるため、コンデンサ４３には交流電源がＯＮすると
同時に充電が開始されるのであるが、コンデンサ５０１
こも同じように充電が開始される。コンデンサ４３が完
全に充電され、飽和電圧に達すればＶｅ＋ｄ＞Ｖｆとな
るのでパルストランスは駆動されないが、充電される過
程においては充電時定数が大きいために、ｆ点の電圧の
方が高くなる場合が生じ、パルストランスが駆動されサ
ィリスタが導通してモーターが駆動されてしまう。これ
を防ぐために抵抗７０、コンデンサ７１で定まる時間の
間「トランジスタ６９を○Ｎし、ｄ点の電圧を電圧Ｖに
保持し、ｅ点の電圧とｄ点の電圧を加算した加算電圧が
ｆ点の電圧よりも高くなるように保持してモーターの交
流電源ＯＮ時のモーターの謀回転を防止している。ダイ
オード７２は交流電源がＯＦＦした時、すみやかにコン
デンサ７１に充電された電荷を放電し、次の交流電源が
ＯＮされた場合にも確実にこの回路を動作させるために
設けたものである。以上のように、本発明はフットコン
トローラの踏み込み量に応じて指定されるモーターの速
度とモーターの実際の速度とを比較して、そのモーター
の実際の速度が指定されるモーター速度に対して上昇す
れば出力電圧を生ずる速度比較器からの出力信号にて抵
抗、ダイオードを介してコンデンサを充電する充電回路
と、前記出力信号の消失により前記抵抗及び前記ダイオ
ードとは異なる抵抗及びダイオードを介して前記コンデ
ンサの蓄積電荷を放電する放電回路とを有し、この放電
回路の放電時定数を前記充電回路の充電時定数より大と
する。

そして、前記コンデンサの端子電圧にて前記ミシンモー
ターの速度を指定する点弧角指定回路を構成し、この点
弧角指定回路からの信号と、交流電源の周波数に同期し
、交流波形の位相を表す信号とを比較し、その比較結果
に基づいてサィリスタを点弧してミシンモーターの速度
をフットコントローラの踏み込みに応じて指定された速
度に制御するものであり、所期の目的が達成できるとと
もに、次に列挙する効果を有する。（ａ）コントローラ
の踏み込み量に応じた電圧変化特性に比例した状態でモ
ーターの回転数制御を行なうことが可能なため、縫成時
にミシンを最も制御しやすいコントローラの踏み込み量
とモーターの回転数特性を電圧変化特性に変換するだけ
で得ることができる。

‘ｂ｝ モーターの回転数が高速の場合でも、低速の場
合でもこれに無関係にほゞモーターに全電源電圧を印加
した場合のトルクまで得ることができるため縫成時に低
速でも厚物に対して充分安定した縫い動作を行うことが
できると共にモーターの出力負荷がモーターへの入力よ
りも小さければ電源電圧の変動には無関係に回転数は一
定に保たれる。

‘ｃ）モーターの回転数が、フットコントローラから与
えられる電圧と、モーターの回転数に対応して出力され
る速度電圧を速度電圧比較器により直接比較して決定さ
れるため交流電源に周波数の変化（６０ＨＺ，５０ＨＺ
）があっても設定回転数が変動することはない。

｛ｄ）放電回路の放電時定数を充電回路の充電時定数よ
りも大とすることにより、負荷変動が大きく影響するモ
ーターの低速回転時に、コンデンサ４３の端子電圧より
充電される電荷に比べ放電される電荷の方が多くなるの
を、調節している。

このため、低速回転時のモーターの負荷変動に対しても
、モーターの速度制御を極めてスムーズに行うこができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置速度制御装置の回路図、第２図は
ダイオード２３のカソード端子の電圧波形図、第３図ａ
はモーターの回転速度電圧と回転数との関係を表わす特
性図、ｂはフットコントローラ内に内蔵された可変抵抗
器の抵抗値の大きさとコントローラの踏み込み量との関
係を表わす特性図、ｃはフットコントローラの踏み込み
量と速度指定電圧（ａ点の電圧）との関係を表わす特性
図、ｄは本発明装置フットコントローラの踏み込み量と
モーターの回転数との関係を表わす特性図、第４図はダ
イオード２３のアノード端子の電圧波形図、第５図はｃ
点の電圧波形図、第６図はフットコントローラを踏み込
んだ状態でのａ点、ｂ点、ｃ点の電圧波形図、ｂはフッ
トコントローラを踏み込んだ状態でのｅ点の電圧波形図
、第７図ａはダイオード２３のアノード端子波形図、ｂ
はｆ点の電圧波形とフットコントローラ内に内蔵された
可変抵抗器の摺動子の位置３，３′，４の場合のｅ点と
ｄ点の電圧加算電圧波形図、第８図ａはフットコント。 ーラから足を全く離した状態のａ点、ｂ点、ｃ点の電圧
波形図、ｂはフットコントローラから足を全く離した状
態のｅ点の電圧波形図、第９図ａは交流電源電圧と位相
との関係を示す図、ｂはサィリスタによる位相制御を行
った場合の位相とエネルギーの関係を示す概略図である
。３３・・・・・・速度電圧比較器、３９〜４７・・…
・点弧角指定回路、４９，５０，５７，７４〜７９・・
・…位相角信号発生回路、５３・・・・・・位相角比較
器、５８〜６８・・…・点弧回路。 第１図 第３図 第２図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フツトコントローラの踏み込み量に応じて変化する
   ミシンモーターの速度指定電圧とモーター回転数に応答
   した電圧とを比較し、そのモーターの回転数に応答した
   電圧が前記ミシンモーターの速度指定電圧よりも高くな
   れば出力信号として出力電圧を生じる速度電圧比較器と
   、前記比較器からの出力信号にて抵抗、ダイオードを介
   してコンデンサを充電する充電回路と、前記出力信号の
   消失により前記抵抗及びダイオードとは異なる抵抗及び
   ダイオードを介して前記コンデンサの蓄積電荷を前記充
   電回路の充電時定数より大きな時定数で放電する放電回
   路とを有し、前記コンデンサの端子電圧にて前記ミシン
   モーターの速度を制御するサイリスタの点弧角を指定す
   る点弧角指定回路と、交流電源の周波数に同期し、交流
   波形の位相角を表す信号を発生する位相角信号発生回路
   と、前記点弧角指定回路からの信号と前記位相角信号発
   生回路からの信号とを比較する位相角比較器と、前記位
   相角比較器からの信号に基づき、前記サイリスタを点弧
   する点弧回路とからなるミシンモーターの速度制御装置
   。