JPS627785B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電動機の速度指令装置に関し、特に操
作手段の操作量を従来のように一旦アナログ信号
に変換することなく、直接デイジタル信号に変換
して速度指令を行ない得る装置に関するものであ
る。 ミシン等作業者の操作に応じて運転速度を変更
する必要のある装置においては、その装置を駆動
する電動機の速度を可変にすることが便利であ
り、そのために電動機への供給電力を制御する電
動機制御装置とこの制御装置に対して作業者の操
作に対応した速度指令を与える速度指令装置が設
けられる。 このうち電動機制御装置については、例えば特
願昭53―69433号に示されるように、速度値をデ
イジタル量で表わし、それをデイジタル的に処理
して、電源回路のサイリスタの点弧角を制御する
デイジタル制御装置が既に開発されている。デイ
ジタル制御装置はアナログ制御装置のように温度
変化や電圧変動の影響を受けることがなく、また
マイクロコンピユータと組合せて使用することが
容易であるため、その価値が高く評価されてい
る。 しかしこの電動機制御装置に速度指令を与える
ための速度指令装置については、未だ完全にデイ
ジタル化されたものは知られていない。すなわち
従来の速度指令装置においては、速度制御ペダル
等操作部材の作業者による操作量を、摺動抵抗器
等を用いて一旦電圧等のアナログ信号に変換し、
更にこれをアナログ―デイジタル変換器によつて
デイジタル信号に変換して、電動機制御装置に入
力していたのである。デイジタル制御装置は前述
のように温度変化や電圧変動の影響を受けること
がなく、安定した制御動作を行ない得るものであ
るが、その基礎となる速度指令を与える装置がア
ナログ回路部分を含んでいたのでは、その価値が
半減してしまう。このアナログ回路部分が温度変
化や電圧変動の影響を受け、速度指令値自体が正
確なものとは言い難いからである。しかも一旦ア
ナログ信号に変換し、これを更にデイジタル信号
に変換する装置は構成が複雑となり、コストが高
くなる欠点を有している。 本発明はこのような従来技術の欠点を除去し、
更に精度の高い電動機制御を行ない得るように関
することを目的として為されたものであり、本発
明に係る電動機の速度指令装置は、(a)電動機の速
度を指令するために正逆両方向に操作可能な操作
手段と、(b)その操作手段の操作に従つて正逆両方
向に移動可能な移動体と、(c)その移動体の近傍に
配設された静止部材と、(d)移動体と静止部材との
いずれか一方に、移動体と静止部材との相対移動
方向に沿つて設けられた多数の被検出部と、(e)移
動体と静止部材との他方に支持され、前記多数の
被検出部を検出して第１および第２の検出信号を
発生し、その両検出信号が位相差を有するように
相互の位置が設定された２つの検出器と、(f)両検
出信号の少なくとも一方が発生される毎に計数動
作を行う加減算計数手段と、(g)第１の検出信号が
第２の検出信号に対して早く発生されたか遅く発
生されたかを判別するとともに、その判別結果に
従つて前記計数手段に加算動作と減算動作とを選
択的に行わせる制御手段とを備えるように構成さ
れる。 このように本発明は、速度指令信号を作業者に
よる操作手段の操作量を従来のように一旦アナロ
グ信号に変換することなく、始めからデイジタル
処理することにより発生させ得るようにしたもの
であるため、環境温度の変化、電源電圧の変動等
ノイズの影響を受けることなく安定かつ正確に作
動し、しかも、構成が簡単で安価に製作し得る速
度指令装置を提供し、ミシン等電動機によつて駆
動される装置のコストを低下させつつ、その速度
制御を正確にする優れた効果を奏するものであ
る。 また、本発明によれば、各速度指令値間の間隔
を小さくすることによつて実質的に連続に近い速
度指令を与えることも可能であるが、例えば、
100rpm，200rpm，……というように、比較的広
い間隔で段階的に速度指令を与えることも可能で
あつて、この場合に特にその特長が生かされるも
のである。 以下、本発明を電動ミシンの速度指令装置に適
用した場合の一実施例を、図面に基づいて詳細に
説明する。 第１図及び第２図に示すものはミシンの速度制
御のために作業者によつて正逆両方向に操作され
るペダル式のコントローラ１である。コントロー
ラ１は主として基台２、ペダル３、セクタ４及び
検出部５から成つている。基台２とペダル３とは
中間部においてピン６によつて互に枢着されると
ともに、その前端部間と後端部間とにそれぞれコ
イルスプリング７，８が装着されており、第１図
に示すようにペダル３の前端部３ａを踏み込むこ
と（これを前踏込という）も後端部を踏み込むこ
と（これを後踏込という）も可能な状態で安定さ
せられている。 基台２には数本の突起２ａが直立させてられて
おり、それらの上に支持板９が固定されている。
支持板９の下面にはセクタ４が軸１１によつて回
動可能に取付けられている。セクタ４は軸１１に
保持されたねじりコイルスプリング１５によつて
一定方向（第２図において反時計方向）に回動す
るように付勢されているが、ペダル３の下面から
垂下させられたカム突起１６によつて中立位置
（非操作位置）すなわちスリツト４ｃがフオトス
イツチ１４に丁度合致する位置に停止させられて
いる。カム突起１６は支持板９に形成された開口
９ａから支持板９の下方へ突出させられ、傾斜し
たカム面１６ａにおいて、セクタ４と一体に形成
されたカムフオロワ１７に接触しており、ペダル
３の前踏込に応じてセクタ４を第２図において時
計方向に回動させ、後踏込に応じて反時計方向に
回動させる。 セクタ４の軸１１の軸心を中心とする円弧上に
は多数のスリツト４ａが等間隔に放射状をなして
設けられている。これらスリツト４ａと同じ円弧
上ではあるが少し隔たつた位置に後踏込検出用の
スリツト４ｂが設けられ、更にスリツト４ａと同
４ｂとの間であつてこれらより軸１１に近い位置
には非操作状態（ペダル３が踏み込まれていない
状態）を検出するためのスリツト４ｃが設けられ
ている。これらのスリツト４ａ，４ｂ，４ｃと協
働してセクタ４の移動量及び移動方向を検出する
ための検出部５は支持板９に位置固定に取付けら
れている。検出部５は第３図に拡大して示すよう
に、スリツト４ａ，４ｂに対応する位置にはこれ
らの移動方向に小距離オフセツトさせられた２個
のフオトスイツチ１２，１３を備え、スリツト４
ｃに対応する位置には１個のフオトスイツチ１４
を備えている。本実施例においては、ペダル３が
操作手段を構成し、セクタ４がその操作手段の操
作に従つて移動可能な移動体を、また、支持板９
が静止部材をそれぞれ構成しているのである。そ
して、スリツト４ａ，４ｂが移動体と静止部材と
の相対移動方向に沿つて設けられ、２つの検出器
たるフオトスイツチ１２，１３に検出される被検
出部を成す一方、スリツト４ｃが非操作位置検出
器としてのフオトスイツチ１４に検出される被検
出部を成しているのである。 これらフオトスイツチ１２，１３，１４は第４
図に示す回路に接続されている。各フオトスイツ
チはそれぞれ発光ダイオード１２ａ，１３ａ，１
４ａとフオトトランジスタ１２ｂ，１３ｂ，１４
ｂとから成つており、前記セクタ４の各スリツト
４ａ，４ｂ，４ｃがこれらに合致して発光ダイオ
ード１２ａ等の光がフオトトランジスタ１２ｂ等
に入射した時、フオトトランジスタ１２ｂ等が導
通し、フオトトランジスタ１２ｂ，１３ｂ，１４
ｂと可変抵抗器２１，２２，２３とによつて分圧
されたハイレベル（以下“１”で表わす）信号を
それぞれの出力線２４，２５，２６に出力する。 出力線２４，２５に出力されたフオトスイツチ
１２，１３の出力信号はそれぞれインバータ２
７，２８及びインバータ２９，３０を経て、Ｄ型
フリツプフロツプ（ラツチ）３１の入力端子１Ｄ
及び３Ｄに入力される。Ｄ型フリツプフロツプ３
１は電源投入時に一定時間ローレベル（以下
“０”で表わす）に立下がる信号によつてリ
セツトされ、クロツク端子CKに発信器OSCから
1MHzのクロツクパルスが入力される度に、その
クロツクパルスの立上りに応答して入力端子１
Ｄ，２Ｄ，３Ｄ，４Ｄに加えられている入力信号
を読み込み、次のクロツクパルスが入力される迄
その状態を維持する。Ｄ型フリツプフロツプ３１
の出力端子１ＱはＤ型フリツプフロツプ３１自体
の入力端子２Ｄに接続されるとともに、マルチプ
レクサ３２のセレクト端子Ｓ０に接続されてい
る。出力端子３Ｑも同様に入力端子４Ｄとセレク
ト端子Ｓ１とに接続されている。Ｄ型フリツプフ
ロツプ３１のその他の出力端子２Ｑ，２，４
Ｑ，４は、それぞれマルチプレクサ３２の２個
ずつのデータ端子１Ｃ２，２Ｃ０，１Ｃ１，２Ｃ
３，１Ｃ０，２Ｃ１，１Ｃ３，２Ｃ２に接続され
ている。その結果マルチプレクサ３２は、セレク
ト端子Ｓ０，Ｓ１へのセレクト入力信号の組合せ
に対応して、データ端子１Ｃ，２Ｃのうち次表に
示す番号のものの入力信号をそれぞれ出力端子１
Ｙ，２Ｙから出力することとなる。

【表】 マルチプレクサ３２の出力端子１Ｙ，２Ｙから
の出力信号はそれぞれインバータ３３，３４で反
転され、カウンタ３５の入力端子UP，DNに入力
される。カウンタ３５は入力端子UPに入力され
るパルス信号が立上る毎に１を加算し、入力端子
DNに入力されるパルス信号が立上る毎に１を減
算するものであり、その計数内容を出力端子Ｑ
１，Ｑ２……Ｑ８から出力する。 このカウンタ３５は前記非操作（中立）位置検
出用のフオトスイツチ１４からの出力信号によつ
てリセツトされる。すなわちフオトスイツチ１４
の出力信号はインバータ３６，３７及びオアゲー
ト３８を経てカウンタ３５のリセツト端子RTに
加えられ（この回路を第１リセツト回路とす
る）、これに基いてカウンタ３５がリセツトされ
るのである。前記オアゲート３８にはまたＪ―Ｋ
型フリツプフロツプ３９の出力端子がインバータ
４１を介して接続されており、この回路（これを
第２リセツト回路とする）の出力信号によつても
リセツトされるようにされている。Ｊ―Ｋ型フリ
ツプフロツプ３９は前記インバータ３６の出力信
号が“１”に立上ることによつてセツトされ、前
記電源投入時に一時的にローレベルに立下るパル
ス信号の立上りによつてリセツトされるよ
うになつている。カウンタ３５が２つの検出器と
してのフオトスイツチ１２，１３から検出信号が
発生される毎に計数動作を行う加減算手段を構成
し、インバータ２７，２８，２９，３０，Ｄ型フ
リツプフロツプ３１、マルチプレクサ３２及びイ
ンバータ３３，３４等がその加減算手段を制御す
る制御手段を構成しているのである。 カウンタ３５の出力信号は速度指令信号として
電動機制御装置４２に入力される。電動機制御装
置４２は、直流電動機DMに直結されて直流電動
機DMの回転速度に比例した周波数のパルス信号
を発するタコジエネレータTGの出力信号に基い
て直流電動機の回転速度を計算する速度計算回路
４３の出力信号と、上記カウンタ３５からの速度
指令信号とを比較し、両者の差が零に近づくよう
に、直流電動機DM用電源回路４４のサイリスタ
の点弧角を制御するものである。 次に以上のように構成された装置の作動を説明
する。 ペダル３が前にも後にも踏み込まれていない非
操作状態にある時はスリツト４ｃがフオトスイツ
チ１４に合致した位置にあるため、この状態でミ
シンの電源が投入されゝば、フオトスイツチ１４
の出力信号が“１”となり、これがインバータ３
６，３７及びオアゲート３８を経てカウンタ３５
のリセツト端子RTに入力され、カウンタ３５が
リセツト状態に保たれる。なおフオトスイツチ１
２，１３の出力信号は“０”のまゝであるため、
Ｄ型フリツプフロツプ３１の出力信号は全べて
“０”であり、従つてマルチプレクサ３２の出力
端子１Ｙ，２Ｙの出力信号は共に“０”となつ
て、カウンタ３５の入力端子UP，DNの両方に
“１”の信号が入力されるが、カウンタ３５は前
述のようにリセツト状態に保たれているため、そ
の出力信号は（０，０……０）のまゝであり、電
動機制御装置４２は電源回路４４のサイリスタを
全く点弧させず、直流電動機DMは回転しない。 またミシンの電源投入時にペダル３が踏み込ま
れていた場合は、フオトスイツチ１４の出力信号
は“０”、インバータ３６の出力信号は“１”と
なり、この信号“１”がＪ―Ｋフリツプフロツプ
３９のＪ入力端子に入力される。一方Ｊ―Ｋフリ
ツプフロツプのＫ入力端子の入力信号は電
源投入後一定時間“０”となるため、Ｊ―Ｋフリ
ツプフロツプ３９はセツトされ、その出力信号が
“０”となり、これがインバータ４１で反転され
て“１”となり、オアゲート３８を経てカウンタ
３５のリセツト端子RTへ入力され、カウンタ３
５はやはりリセツトされる。そしてペダル３の踏
み込みが開放され、フオトスイツチ１４の出力信
号が“１”となれば、Ｊ―Ｋフリツプフロツプ３
９のＪ入力端子の出力信号が“０”となるが、こ
の時には一時的に“０”となつた信号が既
に“１”に復帰しているため、Ｊ―Ｋフリツプフ
ロツプ３９はリセツトされ、その出力信号は
“１”となる。従つてインバータ４１を経てオア
ゲート３８に入力される信号は“０”となるが、
この時にはインバータ３７を経てオアゲート３８
に加えられる信号が“１”となつているため、カ
ウンタ３５はそのまゝリセツト状態に保たれる。
以上の説明から明らかなように、Ｊ―Ｋフリツプ
フロツプ３９及びインバータ４１を含む第２リセ
ツト回路は、ペダル３が踏み込まれた状態で電源
が投入された時、直流電動機DMがペダル３の踏
み込み量と無関係な速度で回転することを防止す
るために設けられたものである。すなわちペダル
３が踏み込まれた状態では、フオトスイツチ１４
及びインバータ３６，３７から成る第１リセツト
回路はカウンタ３５をリセツトしないため、もし
第２リセツト回路が設けられていなければ、ペダ
ル３が踏み込まれた状態で電源が投入された時に
はカウンタ３５がリセツトされず、如何なる出力
信号が出されるか解らないため、電源投入と同時
に直流電動機DMが突然高速度で回転し始めるこ
とも有り得、極めて危険であるが、第２リセツト
回路によつてこのような危険が回避されているの
である。ペダル３が踏み込まれた状態で電源が投
入された場合は、一旦ペダル３の踏込が解放され
た後改めて踏み込まれなければ、ミシンは起動さ
れないのである。 以上のようにしてカウンタ３５がリセツト状態
に保たれ、直流電動機DMが停止している状態か
ら、ペダル３の前踏込が行なわれゝば、セクタ４
が第２図において時計方向へ回動させられ、スリ
ツト４ａがフオトスイツチ１２，１３に対して第
３図において矢印Ｗの方向へ移動することとな
る。その結果、１個のスリツト４ａがフオトスイ
ツチ１２，１３を通過する毎に、第５図の左半に
１Ｄ，３Ｄとして示すように一定の位相差を持つ
たパルス信号が１個ずつＤ型フリツプフロツプ３
１の入力端子１Ｄ，３Ｄに入力される。そしてＤ
型フリツプフロツプ３１のクロツク端子CKへの
クロツクパルスの立上りに応答してこの入力信号
がラツチされるのであるが、本実施例においては
クロツクパルスの周波数が前述のように1MHzと
極めて高くされているため、実質的には入力端子
１Ｄ，３Ｄにパルス信号が入力されると同時に出
力端子１Ｑ，３Ｑにそれと同様なパルス信号が出
力されることとなる。この出力端子１Ｑ，３Ｑの
出力信号はフリツプフロツプ３１自体の入力端子
２Ｄ，４Ｄに入力されているため、出力端子１
Ｑ，３Ｑに出力されたパルス信号は次のクロツク
パルスの立上りに応答してラツチされ、出力端子
２Ｑ，４Ｑには第５図の左半に２Ｑ，４Ｑの符号
を付して示すようにそれぞれ出力端子１Ｑ，３Ｑ
に対してクロツクパルスの１周期分だけ遅れたパ
ルス信号が出力されることとなる。 上記Ｄ型フリツプフロツプ３１の出力端子１
Ｑ，３Ｑの出力信号はマルチプレクサ３２のセレ
クト端子Ｓ０，Ｓ１に入力されており、マルチプ
レクサ３２はこれらのセレクト入力信号の組合せ
に応じて、前表に示された番号のデータ端子１
Ｃ，２Ｃへの入力信号をそれぞれ出力端子１Ｙ，
２Ｙに出力する。従つて出力端子１Ｙ，２Ｙの出
力信号は第５図の左半に１Ｙ，２Ｙの符号を付し
て示すようなものとなる。すなわち、１個のスリ
ツト４ａがフオトスイツチ１２，１３を通過する
毎にマルチプレクサ３２の出力端子１Ｙからは４
個のパルス信号が出力され、出力端子２Ｙからは
１個のパルス信号も出力されないのである。 マルチプレクサ３２の出力信号はインバータ３
３，３４によつて反転され、カウンタ３５の入力
端子UP，DNに入力されるため、入力端子DNの
入力信号は“１”のまゝ変化しない状態で入力端
子UPへの入力信号はスリツト４ａが１個通過す
る毎に４回“０”から“１”に立上り、カウンタ
の計数内容が４ずつ増加する。 その結果電動機制御回路４２に与えられる速度
指令値が増大し、電源回路のサイリスタの点弧位
相角が早められ、直流電動機DMの回転速度が速
度指令値まで高められる。 またペダル３の踏込が解放される場合には第５
図の右半に示すように、Ｄ型フリツプフロツプ３
１の入力端子１Ｄ，３Ｄにはペダル３が踏み込ま
る場合とは逆の位相差を有するパルス信号が入力
され、その結果マルチプレクサ３２の出力端子２
Ｙにはスリツト４ａが１個通過する毎に４個のパ
ルス信号が出力され、１Ｙには１個のパルス信号
も出力されないこととなる。従つてカウンタ３５
の計数内容はスリツト４ａが１個通過する毎に４
ずつ減少させられ、電動機制御回路４２への速度
指令値が減少し、直流電動機DMの回転速度が低
下させられる。 以上ペダル３の前踏込について説明したが、次
に後踏込について説明する。 ペダル３が非操作状態にある時には前述のよう
にカウンタ３５がリセツトされてその出力信号は
（０，０……０）となつているが、この状態から
ペダル３が後へ踏み込まれて、スリツト４ｂがフ
オトスイツチ１２，１３を逆方向へ通過すると、
カウンタ３５の入力端子DNに４個のパルス信号
が入力され、その最初のパルス信号の立上りに応
答してカウンタ３５の出力信号が（０，０……
０）から（１，１……１）に変化する。従つて前
述の前踏込に対応した速度指令値としてはこの
（１，１……１）という信号を使用しない（それ
より小さい値を最高速度指令値とする）こととし
ておけば、この（１，１……１）という信号はペ
ダル３の後踏込に特有の信号としてとらえること
が可能であり、この特有の信号を例えばミシンの
縫糸切断装置に対する作動指令信号等として利用
することができるのである。 なお付言すれば、以上詳記した実施例において
は、作業者操作部材たるペダル３の運動をカム突
起１６とカムフオロワ１７とによつて移動体の一
種であるセクタ４の更に大きな運動に変換したた
め、スリツト４ａ等を設け得る範囲が広くなり、
スリツト４ａ等の加工が容易となる利点が生じた
が、移動体とその移動体の移動量を検出する検出
器とをそれぞれ基台２等静止部材とペダル３等作
業者操作部材に直接固設することも可能である。 また移動体に設けられる被検出部及びそれを検
出する検出器も前述のスリツト及びフオトスイツ
チに限定されるものではなく、磁性体と磁気抵抗
素子との組合せ、磁石とコイルとの組合せ等の使
用も可能であり、要するに操作手段（作業者操作
部材、移動体等を含む）の操作量に応じた数だけ
第１及び第２の検出信号をそれぞれ発生し、操作
手段の正または逆方向操作に従つて第１の検出信
号を第２の検出信号に対して早くまたは遅く発生
し得るものであれば十分なのである。 更に上記第１及び第２の検出信号を処理して速
度指令信号を作り出すための回路にも、いちいち
例示することはしないが多数の変形が存在する。
要するに、第１の検出信号と第２の検出信号の少
なくとも一方が発生される毎に計数動作を行なう
加減算計数手段と、第１の検出信号が第２の検出
信号に対して早く発生されたかまたは遅く発生さ
れたかを判別すると共にその判別結果に従つて上
記加減算手段が加算動作または減算動作を選択的
に行なうようにその計数動作を制御するための制
御手段とを備えたものであれば採用可能なのであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である速度指令装置
の機構部を示す縦断面図である。第２図は第１図
における視図であり、第３図はその検出器部分
を拡大して示す説明図である。第４図は第１図に
示した装置の電子回路部分を示す回路図である。
第５図は第４図に示した回路の作動を説明するた
めのタイムチヤートである。 １：コントローラ、２：基台、３：ペダル、
４：セクタ、４ａ，４ｂ，４ｃ：スリツト、５：
検出部、１２，１３，１４：フオトスイツチ、１
６：カム突起、１７：カムフオロワ、３１：Ｄ型
フリツプフロツプ、３２：マルチプレクサ、３
５：カウンタ、４２：電動機制御装置、４４：電
源回路、DM：直流電動機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電動機の速度を指令するために正逆両方向に
   操作可能な操作手段と、 その操作手段の操作に従つて正逆両方向に移動
   可能な移動体と、 その移動体の近傍に配設された静止部材と、 前記移動体と静止部材とのいずれか一方に、移
   動体と静止部材との相対移動方向に沿つて設けら
   れた多数の被検出部と、 前記移動体と静止部材との他方に支持され、前
   記多数の被検出部を検出して第１および第２の検
   出信号を発生し、その両検出信号が位相差を有す
   るように相互の位置が設定された２つの検出器
   と、 前記両検出信号の少なくとも一方が発生される
   毎に計数動作を行う加減算計数手段と、 前記第１の検出信号が第２の検出信号に対して
   早く発生されたか遅く発生されたかを判別すると
   ともに、その判別結果に従つて前記計数手段に加
   算動作と減算動作とを選択的に行わせる制御手段
   と を備え、 前記計数手段の計数内容を電動機の速度指令値
   として使用することを特徴とする電動機の速度指
   令装置。 ２ 前記移動体と静止部材とのいずれか一方に前
   記多数の被検出部とは別の被検出部が設けられて
   おり、他方にその被検出部を前記操作手段が非操
   作位置にある時に検出して非操作信号を発生する
   非操作位置検出器が設けられていて、その非操作
   信号に応答して前記加減算計数手段がリセツトさ
   れる特許請求の範囲第１項記載の電動機の速度指
   令装置。