CN101492863A - 缝纫机中的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种缝纫机，其使布料移动机构的动作不产生延迟。缝纫机(1)具有：针棒；上下移动机构；缝纫机电动机(41)；布料移动机构；X轴电动机(21)及Y轴电动机(23)，其驱动布料移动机构；X轴编码器(22)，其检测X轴电动机的旋转角度；Y轴编码器(24)，其检测Y轴电动机的旋转角度；主控制器(10)，其进行X轴电动机(21)及Y轴电动机(23)的反馈控制；以及缝纫机电动机速度控制器(30)，其进行缝纫机电动机(41)的控制，主控制器(10)根据X轴电动机(21)的所需扭矩(T2)及Y轴电动机(23)的所需扭矩(T3)，对缝纫机电动机(41)的指令速度(V1)进行加减运算。

Description

缝纫机中的控制装置

技术领域

本发明涉及一种缝纫机中的控制装置，该缝纫机具有：针棒，其由缝纫机电动机驱动；以及布料移动机构，其由与缝纫机电动机不同的电动机驱动。

背景技术

目前已知一种缝纫机，其对应于由缝纫机电动机驱动的针棒的上下移动定时而驱动脉冲电动机，使保持布料的布料移动机构相对于针棒，相对地水平移动。前述缝纫机电动机及脉冲电动机按照记录于存储器中的缝制数据被控制，形成规定的缝制图案。

此时，作为用于使针棒的上下移动定时与由布料移动机构使布料移动的定时同步的处理，已知下述方法：测定前述脉冲电动机旋转规定的旋转量所需的时间，通过与预定的所需时间进行比较而检测布料移动机构的移动延迟，对应于该延迟使缝纫机电动机减速或停止。

另外，已知下述方法：通过对脉冲电动机的每规定时间的平均旋转量与预定的旋转量进行比较，检测出布料移动机构的移动延迟，对应于该延迟使缝纫机电动机的旋转速度减速或停止(例如专利文献1)。

上述的方法均设置有用于控制脉冲电动机的驱动的表数据。具体地说，在测定脉冲电动机旋转规定的旋转量所需的时间，并与预定的所需时间进行比较的情况下，使用使脉冲电动机的规定旋转量与预定的所需时间对应的表数据，检测脉冲电动机的驱动的延迟。另外，在对脉冲电动机的每规定时间的平均旋转量与预定的旋转量进行比较的情况下，使用使规定时间与脉冲电动机的预定旋转量对应的表数据，检测脉冲电动机的驱动的延迟。

专利文献1：特开2005-87251号公报

发明内容

但是，在由现有方法进行的针棒和布料移动机构的同步处理中，在使缝纫机电动机的旋转速度减速或停止时，脉冲电动机的动作已经产生延迟。也就是说，由于脉冲电动机的动作比预定的延迟，因此，缝纫机电动机的旋转速度的减速及停止的处理，一定是在布料移动机构的动作定时相对于针棒的上下移动定时延迟后进行的。

因此，由于在脉冲电动机的动作刚延迟时，布移动机构的动作定时相对于针棒的上下移动定时延迟，因而会在从预定的落针位置(缝针刺入位置)偏移的落针位置上进行缝制，从而产生不能获得漂亮的缝制图案，使缝制产品质量下降的问题。

本发明的目的在于提供一种缝纫机，其使布料移动机构的动作不产生延迟。

技术方案1所述的发明提供一种缝纫机的控制装置，该缝纫机具有：缝纫机电动机，其使针棒上下移动；以及布料移动电动机，其驱动布料移动机构，该缝纫机机利用由缝纫机电动机的驱动而进行的前述针棒的上下移动、以及由布料移动电动机的驱动而进行的前述布料移动机构的水平移动，进行缝制图案的缝制，该控制装置的特征在于，具有：角度检测单元，其检测前述布料移动电动机的旋转角度；第一电动机控制单元，其根据布料移动量的指令值和前述检测单元检测出的前述布料移动电动机的旋转角度，计算前述布料移动电动机的输出扭矩，进行该布料移动电动机的反馈控制；第二电动机控制单元，其根据缝纫机电动机速度的指令值，控制前述缝纫机电动机；以及速度调整单元，其根据前述第一电动机控制单元计算出的前述布料移动电动机的扭矩值，对前述缝纫机电动机速度的指令值进行加减运算。

技术方案2所述的发明，其特征在于，在技术方案1所述的缝纫机的控制装置中，前述速度调整单元具有：负载计算单元，其计算在前述布料移动电动机上产生的扭矩值；以及指令速度校正值计算单元，其根据由前述负载计算单元计算出的扭矩值，计算用于对前述缝纫机电动机速度的指令值进行加减运算的校正值(C)，并向前述第二电动机控制单元供给。

技术方案3所述的发明，其特征在于，在技术方案1所述的缝纫机的控制装置中，前述第一电动机控制单元，根据前述布料移动量的指令值和由前述角度检测单元检测出的前述布料移动电动机的旋转角度之间的偏差，进行PI控制(比例积分控制)或PID控制(比例积分微分控制)，计算扭矩值。

技术方案4所述的发明，其特征在于，在技术方案1或2所述的缝纫机的控制装置中，前述布料移动机构具有：2个前述布料移动电动机，其进行向两个方向的驱动；2个前述角度检测单元，其分别设置于2个前述布料移动电动机上；以及2个前述第一电动机控制单元，其分别设置于2个前述布料移动电动机上，前述速度调整单元，利用2个前述第一电动机控制单元的各扭矩值、或根据该扭矩值而计算出的2个缝纫机电动机速度的指令值中较小的扭矩值或指令值，控制前述缝纫机电动机。

技术方案5所述的发明，其特征在于，在技术方案1或2所述的缝纫机的控制装置中，具有速度检测单元，其检测前述缝纫机电动机的旋转速度，前述第二电动机控制单元，根据前述缝纫机电动机速度的指令值和由前述速度检测单元检测出的旋转速度，进行前述缝纫机电动机的反馈控制。

发明的效果

根据技术方案1、2所述的发明，速度调整单元根据布料移动电动机的扭矩值对缝纫机电动机速度的指令值进行加减运算。也就是说，在布料移动电动机的扭矩值较大的情况下，即在布料移动电动机的负载较大的情况下，使缝纫机电动机的旋转速度减小。

由此，可以在布料移动电动机的负载变得过大而使布料移动机构的动作产生延迟之前，使缝纫机电动机的旋转速度减小，从而使每次落针的布料移动机构的动作时间具有余量。并且，由于计算出的扭矩值是以后在布料移动电动机的控制中所采用的值，因此，与根据已经在布料移动电动机上产生的延迟而控制缝纫机电动机的情况不同，可以提供可进行更准确的缝制的缝纫机。也就是说，由缝纫机进行的缝制质量提高，缝纫机的可靠性大幅提高。

另外，在布料移动电动机的扭矩值较小的情况下、即布料移动电动机的负载较小的情况下，通过对缝纫机电动机速度的指令值进行加法运算，使缝纫机电动机的旋转速度增加。由此，在布料移动电动机的负载减小，布料移动机构的动作几乎不可能延迟的情况下，使缝纫机电动机的旋转速度增加，从而可以提高缝制速度。因此，不会使缝制速度下降，而可以更快速地进行缝制。

根据技术方案3所述的发明，第一电动机控制单元(布料移动电动机控制单元)，根据布料移动量的指令值与检测单元所检测出的布料移动电动机的旋转角度的偏差，进行PI(比例-积分)控制或PID(比例-积分-微分)控制，计算扭矩值。由此，在计算布料移动电动机的动作所需的扭矩值时，可以消除在比例动作(P控制)中未充分消除的残留偏差的发生。也就是说，可以更准确地计算布料移动电动机的扭矩值，通过根据该扭矩值使缝纫机电动机的旋转速度加减，进一步降低布料移动机构的动作相对于落针的定时延迟的可能性。因此，可以提供进行更准确的缝制动作的缝纫机，缝纫机的可靠性进一步提高。

进而，在PID控制的情况下，即使在施加于布料移动电动机的负载产生急剧变化的情况下，也可以快速地进行扭矩值的控制，该扭矩值的控制用于进行与该变化相对应的布料移动电动机的动作。也就是说，可以更准确地计算布料移动电动机的扭矩值，通过根据该扭矩值使缝纫机电动机的旋转速度加减，进一步降低布料移动机构的动作相对于落针的定时延迟的可能性。因此，可以提供进行更准确的缝制动作的缝纫机，缝纫机的可靠性进一步提高。

根据技术方案4所述的发明，速度调整单元(缝纫机电动机速度调整单元)，利用下述2个指令值中较小的指令值控制缝纫机电动机，这2个指令值是分别进行与2个第一电动机速度控制单元(布料移动电动机控制单元)的扭矩值相对应的缝纫机电动机速度的指令值的加减运算而计算出的。由此，控制缝纫机电动机，以成为与2个布料移动电动机中负载较大的布料移动电动机对应的缝纫机电动机的旋转速度。因此，即使是具有使用2个布料移动电动机的布料移动机构的缝纫机，相对于这两者来说，布料移动电动机的动作落后于落针定时的可能性进一步降低。因此，可以提供进行更准确的缝制动作的缝纫机，由缝纫机进行的缝制质量提高，缝纫机的可靠性进一步提高。

根据技术方案5所述的发明，由于第二电动机控制单元(缝纫机电动机控制单元)根据缝纫机电动机速度的指令值和速度检测单元所检测出的旋转速度，进行缝纫机电动机的反馈控制，因此可以更可靠地以由缝纫机电动机速度的指令值确定的旋转速度驱动缝纫机电动机。因此，包含根据布料移动电动机的负载对缝纫机电动机速度的指令值进行加减运算的情况在内，利用缝纫机电动机相对于缝纫机电动机速度的指令值的追随性大幅提高，可以进行更准确的缝制，并且，可以提供一种不会使缝制速度下降而可以更快速地进行缝制的缝纫机。

附图说明

图1是表示作为本发明的一个实施方式的缝纫机的结构的框图。

图2是表示缝制数据的表构造的说明图。

图3是表示主控制器、缝纫机电动机速度控制器的结构与X轴电动机、Y轴电动机、缝纫机电动机41及其周边设备的结构的关系的框图。

图4是表示X轴电动机反馈控制单元及Y轴电动机反馈控制单元的结构的框图。

图5是表示缝纫机电动机反馈控制单元的结构的框图。

具体实施方式

(本发明的一个实施方式的整体结构)

下面，参照附图对本发明的实施方式详细进行说明。

本发明的缝纫机1是下述的缝纫机，其通过布料移动机构(未图示)相对于针棒(未图示)的上下移动使布料移动而进行缝制，该针棒设置于缝纫机1的臂部(未图示)上，保持缝针而进行上下移动，该缝纫机分别设置作为针棒驱动源的缝纫机电动机41、和作为使布料移动机构移动的“布料移动电动机”的脉冲电动机(X轴电动机21、Y轴电动机23)。

本实施方式中的缝纫机是电子循环缝纫机，其具有布料移动机构，该布料移动机构使保持布料的布料保持框等布料保持部件沿针板上方，向X-Y方向水平移动。

在图1的框图中，缝纫机1具有：X轴电动机21，其将布料移动机构向与针板大致平行的水平面上的一个方向(以后称为X轴方向)驱动；作为“角度检测单元”的X轴编码器22，其检测X轴电动机的旋转角度A2及电动机相位θ2；Y轴电动机23，其将布料移动机构向与X轴方向正交且与针板平行的水平面的一个方向(以后称为Y轴方向)驱动；作为“角度检测单元”的Y轴编码器24，其检测Y轴电动机的旋转角度A3及电动机相位θ3；缝纫机电动机41，其使缝纫机1的主轴(未图示)旋转；主轴编码器42，其通过检测主轴的旋转角度，而检测缝纫机电动机41的旋转角度；主控制器10，其进行缝纫机1的各种处理及缝纫机1的各部分的动作控制；缝纫机电动机速度控制器30，其进行缝纫机电动机41的驱动速度控制；作为开关的操作踏板51，其由操作者操作，切换缝纫机1的动作；以及作为界面的操作面板52，其进行缝纫机1的各种信息的输入、输出。

此外，X轴电动机21、Y轴电动机23是脉冲电动机，缝纫机电动机41是AC伺服电动机。

另外，虽未图示，但缝纫机1还具有：上下移动机构，其设置为将针棒和主轴连结，将主轴的旋转运动变换为上下移动运动，向针棒传递；布料压脚，其设置于布料移动机构上，保持布料；缝线拉紧装置，其拉紧缝线而使缝线的张力保持恒定，直至缝制开始后形成数针线迹；缝线切断装置，其将从线迹延伸出的缝线切断；以及去线器，其在由缝线切断装置进行的缝线切断操作后去除缝线。

主控制器10具有：CPU 11，其进行缝纫机1的各种处理及缝纫机1的各部分的动作控制；RAM 12，其存储在由CPU 11进行处理中暂时产生的数据及参数；ROM 13，其存储保持由CPU 11进行处理的各种程序及数据；以及EEPROM 14，其可更新地存储保持缝制数据60和缝纫机的缝制操作中使用的各种程序及数据。

在EEPROM 14中存储包含缝制操作中的落针位置、总针数、缝制速度及与缝制相关的各种参数在内的缝制数据60(参照图2)。缝制数据60，与多种缝制图案相对应而存储多个，由操作者经由操作面板52进行选择。然后，如果通过由操作者操作操作踏板51而指示缝制操作，则主控制器10的CPU 11根据由该选择的缝制数据60的缝制速度确定的缝纫机电动机41的旋转速度，经由缝纫机电动机速度控制器30驱动缝纫机电动机41。如果利用缝纫机电动机41的驱动使主轴旋转，则由上下移动机构变换为上下移动运动而向针棒传递，使针棒上下移动。另外，主控制器10的CPU 11根据该选择的缝制数据60的落针位置及总针数，驱动X轴电动机21及Y轴电动机23，使布料移动机构移动。进行针棒的上下移动及布料移动机构的移动，如公知所示进行缝制。

此外，在将布料保持在布料移动机构上时，通过操作者操作操作踏板51使布料压脚上下移动，从而使布料保持在布料压脚上。另外，由于在缝制刚开始后，缝线容易从布料中拔出，在线迹形成时缝线有时从之前的线迹中拔出而使线迹松开，因此利用缝线拉紧装置拉紧缝制开始的线迹侧的缝线而防止该情况的发生。另外，在缝制操作结束时等，在切断从布料中拉出的缝线时，缝线切断装置动作而切断缝线。此时，会产生切断的缝线的线头，但通过去线器动作可以从布料上去除缝线的线头。布料压脚、缝线拉紧装置、缝线切断装置及去线器分别由各自的未图示的电动机或致动器驱动，该各自的未图示的电动机或驱动器由主控制器10控制驱动。

(缝制数据)

下面，在图2中对缝制数据60进行详细说明。

缝制数据60是至少具有X移动量、Y移动量及主轴转速的表数据，该X移动量表示由X轴电动机21使布料移动机构向X轴方向移动的量，该Y移动量表示由Y轴电动机23使布料移动机构向Y轴方向移动的量，该主转转速表示缝纫机1的主轴的转速。

X移动量及Y移动量是相对于紧接着它们之前的X移动量及Y移动量的相对移动量参数。也就是说，X移动量Xa及Y移动量Ya是布料移动机构从规定的原点向X轴方向及Y轴方向移动的量。另外，X移动量Xb及Y移动量Yb，是相对于进行了X移动量Xa及Y移动量Ya的移动后的位置，布料移动机构在X轴方向及Y轴方向的移动量。

主轴转速是用于将缝纫机电动机41控制为与X移动量及Y移动量相对应的主轴旋转速度的参数。也就是说，缝纫机电动机41由缝纫机电动机速度控制器30控制，以使得在布料移动机构进行X移动量Xa、Y移动量Ya的动作时的主轴的旋转速度成为主轴转速Za。此外，由缝纫机电动机速度控制器30进行的缝纫机电动机41的速度控制的详细内容如后所述。

主轴转速根据对应的X移动量及Y移动量而确定。例如在必须使布料移动机构进行较大移动的情况下，X移动量、Y移动量或这二者的值变得较大。此时，设定为通过使主轴转速减小使针棒的上下移动速度减小。这样，缝纫机1被控制为，可以确保线迹与线迹之间产生的从缝针刚被拔出至下次落针位置期间进行的布料移动机构的移动时间。另一方面，在X移动量及Y移动量较小，即布料移动机构的移动量较小的情况下，设定为使主轴转速增大。这样，针棒的上下移动速度增大，缝制速度提高。也就是说，缝纫机1在布料移动机构的移动量较大的情况下，控制为使缝制速度下降，从而可以充分地保持每次落针的布料移动机构的移动时间，在布料移动机构的移动量较小的情况下，控制为使缝制速度提高而提高缝制作业效率。这样，每次落针的缝制速度与布料移动机构的动作被同步控制，进行缝纫机1的缝制。

(主控制器)

下面，在图3中，对主控制器10详细地进行说明。

主控制器10具有：指令速度计算单元71，其根据缝制数据60计算缝纫机电动机41的指令速度V1；指令位置图案计算单元72，其计算驱动X轴电动机21及Y轴电动机23的指令位置图案P2、P3；X轴电动机反馈控制单元73，其对X轴电动机的驱动进行反馈控制；Y轴电动机反馈控制单元74，其对Y轴电动机的驱动进行反馈控制；负载计算单元75，其计算作用于X轴电动机21及Y轴电动机23上的负载L2、L3；以及指令速度校正值计算单元76，其根据由负载计算单元75计算出的负载L2、L3，计算用于对指令速度V1进行校正的校正值C，并向指令速度计算单元71输出。

指令速度计算单元71根据缝制数据60的主轴转速，计算用于驱动缝纫机电动机41的指令速度V1，并向缝纫机电动机速度控制器30输出。此时，在由指令速度校正值计算单元76得到的校正值C被输入的情况下，在利用校正值C进行加减运算后，计算指令速度V1。

指令位置图案计算单元72，根据缝制数据60的X移动量及Y移动量计算指令位置图案P2、P3，并向X轴电动机反馈控制单元73、Y轴电动机反馈控制单元74输出。此外，指令位置图案P2、P3输出的定时为下述定时，即，主轴编码器42检测出的主轴的旋转角度A1可以使布料移动机构动作的旋转角度。即，在针棒的上下移动位置处于从之前的拔针至下次落针为止的动作的主轴旋转角度时，输出指令位置图案P2、P3。其所用是，如果主轴旋转速度快，则X轴电动机21、Y轴电动机23也快速旋转，如果主轴旋转速度慢，则X轴电动机21、Y轴电动机23也慢速旋转。

X轴电动机反馈控制单元73在X轴电动机21的驱动控制中，根据X轴编码器22检测出的X轴电动机21的旋转角度进行反馈控制。Y轴电动机反馈控制单元74在Y轴电动机23的驱动控制中，根据Y轴编码器24检测出的Y轴电动机23的旋转角度进行反馈控制。

在图4中，X轴电动机反馈控制单元73(Y轴电动机反馈控制单元74)具有：位置运算单元73a(74a)，其计算X轴电动机21(Y轴电动机23)的指令速度V2(V3)；速度控制单元73c(74c)，其计算X轴电动机21(Y轴电动机23)的所需扭矩T2(T3)；速度检测单元73d(74d)，其根据X轴编码器22(Y轴编码器24)检测出的X轴电动机21(Y轴电动机23)的旋转角度A2(A3)计算检测速度S2(S3)；以及扭矩管理单元73e(74e)，其根据速度控制单元73c(74c)计算出的所需扭矩T2(T3)和X轴编码器22(Y轴编码器24)检测出的电动机相位θ2(θ3)，计算X轴电动机21(Y轴电动机23)的输出扭矩Te2(Te3)。

位置运算单元73a(74a)根据指令位置图案P2(P3)和X轴编码器22(Y轴编码器24)检测出的X轴电动机21(Y轴电动机23)的旋转角度A2(A3)之间的偏差，计算指令速度V2(V3)，该指令速度V2(V3)用于使X轴电动机21(Y轴电动机23)以成为指令位置图案P2(P3)所示的旋转角度的旋转速度驱动X轴电动机21(Y轴电动机23)。

速度检测单元73d(74d)，根据前一个检测出的X轴电动机21(Y轴电动机23)的旋转角度A2(A3)、与最新的旋转角度A2(A3)之间的偏差，计算X轴电动机21(Y轴电动机23)的实际驱动速度即检测速度S2(S3)，并向速度控制单元73c(74c)输出。

速度控制单元73c(74c)，根据从位置运算单元73a(74a)输出的指令速度V2(V3)、与检测速度S2(S3)之间的偏差，计算X轴电动机21(Y轴电动机23)的所需扭矩T2(T3)，并向扭矩管理单元73e(74e)及负载计算单元75输出。对于详细的计算如后所述。

扭矩管理单元73e(74e)进行控制，从而为了产生从速度控制单元73c(74c)输出的所需扭矩T2(T3)，根据X轴编码器22(Y轴编码器24)检测的电动机相位θ2(θ3)进行输出相位校正，在此基础上调整输出电流，使输出扭矩Te2(Te3)从驱动电路25(26)输出。这是通常已知的脉冲电动机的驱动方式。

驱动电路25(26)是设置于主控制器10和X轴电动机21(Y轴电动机23)之间的由FET等构成的电动机驱动器。驱动电路25(26)根据输出扭矩Te2(Te3)驱动X轴电动机21(Y轴电动机23)。

负载计算单元75对从速度控制单元73c、74c输出的所需扭矩T2、T3进行规定的时间积分，分别作为X轴电动机21的负载L2、Y轴电动机23的负载L3而计算出，并向指令速度校正值计算单元76输出。

指令速度校正值计算单元76根据负载L2、L3，利用后述的计算方法计算用于校正缝纫机电动机41的指令速度V1的校正值C，并向指令速度计算单元71输出。

此外，上述的指令速度计算单元71、指令位置图案计算单元72、X轴电动机反馈控制单元73、Y轴电动机反馈控制单元74、负载计算单元75、以及指令速度校正值计算单元76，是通过CPU 11执行存储于图1所示的主控制器10的ROM 13中的、用于控制缝纫机1的各部分的软件而起作用的。

(缝纫机电动机速度控制器)

下面，对缝纫机电动机速度控制器30详细地进行说明。如图3所示，缝纫机电动机速度控制器30具有缝纫机电动机反馈控制单元80，其根据缝纫机电动机速度的指令值，进行用于控制缝纫机电动机41的反馈控制。

在图5中，缝纫机电动机反馈控制单元80具有：速度控制单元81，其计算缝纫机电动机41的输出扭矩T1；速度检测单元82，其根据主轴编码器42检测出的主轴的旋转角度A1，计算缝纫机电动机41的检测速度S1。

速度检测单元82，根据主轴编码器42检测出的主轴的旋转角度A1，检测缝纫机电动机41的旋转角度，根据刚刚之前检测的与最新检测的缝纫机电动机41的旋转角度的偏差，计算缝纫机电动机41的旋转速度即检测速度S1，并向速度控制单元81输出。也就是说，可以根据检测出的主轴的旋转角度A1检测缝纫机电动机41的旋转速度的主轴编码器42，作为“速度检测单元”而起作用。

速度控制单元81，根据从指令速度计算单元71输出的指令速度V1与检测速度S1的偏差，计算缝纫机电动机41的输出扭矩T1，并向驱动电路43输出。对于详细的计算如后所述。

此外，上述缝纫机电动机反馈控制单元80，是通过CPU 31执行存储于图1所示的缝纫机电动机速度控制器30的ROM 33中的、用于缝纫机电动机41的控制的软件而起作用的。

驱动电路43，是设置于缝纫机电动机速度控制器30和缝纫机电动机41之间的由FET等构成的电动机驱动器。驱动电路43根据输出扭矩T1控制U、V、W相和电流，驱动缝纫机电动机41。这是通常已知的AC电动机的驱动方式。

(基于缝制数据的缝纫机电动机、X轴电动机及Y轴电动机的驱动控制)

下面，对基于缝制数据60的缝纫机电动机、X轴电动机及Y轴电动机的驱动控制详细地进行说明。

首先，对基于缝制数据60的缝纫机电动机41、X轴电动机21及Y轴电动机23的动作控制详细地进行说明。主控制器10的指令速度计算单元71，将基于缝制数据60的主轴转速的缝纫机电动机41的指令速度V1，输出至缝纫机电动机速度控制器30中。缝纫机电动机速度控制器30根据指令速度V1驱动缝纫机电动机41。如果缝纫机电动机41进行动作，则由主轴编码器42检测主轴的旋转角度A1。此时，缝纫机电动机速度控制器30的缝纫机电动机反馈控制单元80，根据主轴编码器42的检测结果对缝纫机电动机41进行反馈控制。

如图5所示，缝纫机电动机反馈控制单元80的速度检测单元82，根据由主轴编码器42检测出的主轴的旋转速度A1，计算缝纫机电动机41的检测速度S1。速度控制单元81根据指令速度V1与检测速度S1之间的偏差，计算缝纫机电动机41的输出扭矩T1。此时，输出扭矩T1作为与指令速度V1和检测速度S1之间的偏差成正比的值而计算出(比例动作)。另外，在根据作为该比例动作的结果而输出的输出扭矩T1进行了缝纫机电动机41的驱动后，在指令速度V1和由主轴编码器42检测出的检测速度S1之间还存在同种偏差(残留偏差)的情况下，对于向缝纫机电动机41输出的扭矩T1，进行与残留偏差的持续时间相对应的校正(积分动作)。此外，所谓“同种偏差”，是在由于检测速度S1相对于指令速度V1较小而进行使输出扭矩T1提高的比例动作后，检测速度S1相对于指令速度V1仍然较小的情况下的偏差，或者在由于检测速度S1相对于指令速度V1较大而进行使输出扭矩T1下降的比例动作后，检测速度S1相对于指令速度V1仍然较大的情况下的偏差。

也就是说，缝纫机电动机速度控制器30，根据指令速度V1和检测速度S1，由比例动作和积分动作进行PI控制，计算向缝纫机电动机41输出的扭矩T1。向缝纫机电动机41输出的扭矩T1经由驱动电路43变换为U、V、W相的控制信号和驱动电流值，驱动缝纫机电动机41。这样，缝纫机电动机41被控制为，以基于缝制数据60的主轴转速的旋转速度使主轴旋转。因此，缝纫机电动机速度控制器30作为“第二电动机控制单元”而起作用。

另外，主控制器10的指令位置图案计算单元72，根据主轴编码器42检测出的主轴的旋转角度A1，将指令位置图案P2、P3输出至X轴电动机反馈控制单元73、Y轴电动机反馈控制单元74中。

X轴电动机反馈控制单元73(Y轴电动机反馈控制单元74)进行控制，以根据指令位置图案P2(P3)使X轴电动机21(Y轴电动机23)驱动。此时，由X轴编码器22(Y轴编码器24)检测X轴电动机21(Y轴电动机23)的旋转角度A2(A3)。此时，X轴电动机反馈控制单元73(Y轴电动机反馈控制单元74)，根据旋转角度A2(A3)对X轴电动机21(Y轴电动机23)进行反馈控制。

如图4所示，X轴电动机反馈控制单元73(Y轴电动机反馈控制单元74)，首先，由位置运算单元73a(74a)根据指令位置图案P2(P3)与旋转角度A2(A3)之间的偏差计算指令速度V2(V3)。

然后，速度检测单元73d(74d)根据旋转角度A2(A3)计算检测速度S2(S3)。然后，速度控制单元73c(74c)根据指令速度V2(V3)与检测速度S2(S3)之间的偏差求出所需扭矩T2(T3)。此时，所需扭矩T2(T3)作为与指令速度V2(V3)和检测速度S2(S3)之间的偏差成正比的值而计算(比例动作)。另外，在根据作为该比例动作的结果而计算出的所需扭矩T2(T3)进行了X轴电动机21(Y轴电动机23)的驱动后，在指令速度V2(V3)与检测速度S2(S3)之间还存在同种偏差(残留偏差)的情况下，对于所需扭矩T2(T3)进行与残留偏差的持续时间相对应的校正(积分动作)。此外，所谓“同种偏差”，是在由于检测速度S2(S3)相对于指令速度V2(V3)较小而进行使所需扭矩T2(T3)提高的比例动作后，检测速度S2(S3)相对于指令速度V2(V3)仍然较小的情况下的偏差，或者在由于检测速度S2(S3)相对于指令速度V2(V3)较大而进行使所需扭矩T2(T3)下降的比例动作后，检测速度S2(S3)相对于指令速度V2(V3)仍然较大的情况下的偏差。

也就是说，主控制器10根据指令速度V2(V3)和检测速度S2(S3)，由比例动作和积分动作进行PI控制，计算X轴电动机21(Y轴电动机23)的所需扭矩T2(T3)。

然后，扭矩管理单元73e(74e)进行控制，以使得为了产生所需扭矩T2(T3)，根据X轴编码器22(Y轴编码器24)检测出的电动机相位θ2(θ3)进行输出相位校正，在此基础上调整输出电流，将输出扭矩Te2(Te3)从驱动电路25(26)输出。驱动电路25(26)根据输出扭矩Te2(Te3)驱动X轴电动机21(Y轴电动机23)。这样，X轴电动机21、Y轴电动机23被控制为，成为基于缝制数据60的X移动量、Y移动量的布料移动机构的移动量。因此，主控制器10作为“第一电动机控制单元”而起作用。

此外，上述缝纫机电动机41、X轴电动机21及Y轴电动机23的反馈处理以极短的时间(例如300～500[μsec])进行一次处理，在由缝纫机1进行的缝制操作中连续地反复进行。

下面，对根据X轴电动机21、Y轴电动机23的所需扭矩T2、T3，计算出在X轴电动机21、Y轴电动机23上产生的负载，对于缝纫机电动机41的指令速度V1进行加减运算的方法进行详细说明。

主控制器10的负载计算单元75，将上述的所需扭矩T2(T3)以规定的时间进行积分，作为在规定的时间产生的X轴电动机21(Y轴电动机23)的负载L2(L3)而计算出，并向指令速度校正值计算单元76输出。

指令速度校正值计算单元76，从规定的阈值D中减去负载L2(L3)，然后将得到的值乘以规定的增益，将由此计算出的值作为缝纫机电动机41的指令速度校正值C2(C3)。即，在负载L2(L3)相对于阈值较大的情况下，计算使缝纫机电动机41的指令速度V1减小的负值的指令速度校正值C2(C3)。另一方面，在负载L2(L3)相对于阈值较小的情况下，计算出使缝纫机电动机41的指令速度V1增大的正值的指令速度校正值C2(C3)。此外，在阈值D与负载L2(L3)相同的情况下，指令速度校正值C2(C3)为零。

进而，指令速度校正值计算单元76对指令速度校正值C2和指令速度校正值C3进行比较，将较小的一个作为指令速度V1的校正值C，向指令速度计算单元71输出。输入了校正值C的指令速度计算单元71，在根据缝制数据60的主轴转速计算指令速度V1时，加上或减去校正值C。

也就是说，缝纫机电动机41被控制为，成为与使布料移动机构移动的X轴电动机21、Y轴电动机23中的负载较大一个的指令速度校正值相对应的缝纫机电动机41的旋转速度、即缝制速度。

因此，主控制器10作为速度调整单元而起作用，具体地讲，负载计算单元75和指令速度校正值计算单元76构成“速度调整单元”。

此外，如果在X轴电动机21(Y轴电动机23)上产生的负载L2(L3)变得过大，则X轴电动机21(Y轴电动机23)的实际动作有时追不上指令位置图案P2(P3)，由X轴电动机21及Y轴电动机23的驱动进行的布料移动机构的移动会延迟。指令速度校正值计算单元76中的阈值D及规定的增益被设定为下述程度的值，即，在上述的处理中对所需扭矩T2、T3进行积分的规定时间中，将负载L2、L3抑制到X轴电动机21、Y轴电动机23不失调的程度。此时的阈值D及规定的增益，由于因X轴电动机21及Y轴电动机23所使用的脉冲电动机、以及驱动该脉冲电动机的驱动器电路不同而变化，因此设定对于该脉冲电动机及驱动器电路最适合的阈值D及规定的增益。

另外，因该脉冲电动机及驱动器电路不同，布料移动机构的动作响应也变化。因此，缝制数据60与缝纫机1中采用的缝纫机电动机41、X轴电动机21、Y轴电动机23及各自的驱动器电路配合而设定X移动量、Y移动量及主轴转速。

(由上述实施方式产生的缝纫机的作用效果)

根据上述实施方式，在X轴电动机21、Y轴电动机23的所需扭矩T2、T3较大的情况下，即X轴电动机21、Y轴电动机23的负载较大的情况下，主控制器10通过使指令速度V1减小，而使缝纫机电动机41的旋转速度减小。

由此，在X轴电动机21、Y轴电动机23的负载变得过大而使布料移动机构的动作产生延迟之前，使缝纫机电动机41的旋转速度减小，从而使每次落针的布料移动机构的动作时间具有余量，同时可以使X轴电动机21和Y轴电动机23的动作速度减小，而使电动机动作具有余量。

并且，由于计算出的所需扭矩T2、T3，在以后计算X轴电动机21、Y轴电动机23的控制中采用的输出扭矩Te2、Te3的值时被使用，因此与根据已经产生于布料移动电动机上的延迟而控制缝纫机电动机的情况不同，可以提供可进行更准确的缝制的缝纫机1。也就是说，由缝纫机进行的缝制质量提高，缝纫机的可靠性大幅提高。

另外，在X轴电动机21、Y轴电动机23的所需扭T2、T3较小的情况下、即X轴电动机21、Y轴电动机23的负载较小的情况下，主控制器10通过使缝纫机电动机41的指令速度V1增大，而使缝纫机电动机41的旋转速度增加。

由此，在X轴电动机21、Y轴电动机23的负载减小而布料移动机构的动作延迟的可能性几乎不存在的情况下，可以使缝纫机电动机41的旋转速度增加，从而使缝制速度提高。

并且，用于计算指令速度校正值C2、C3的阈值D及规定的增益，为了不会使布料移动机构的移动产生延迟，根据X轴电动机21、Y轴电动机23及各自的驱动器电路的性能而预先设定，缝制数据60的X移动量、Y移动量及主轴转速，也根据X轴电动机21、Y轴电动机23及各自的驱动器电路的性能而设定。

由此，不需要现有技术中的将脉冲电动机的规定旋转量与预定的所需时间相对应的表数据、以及将规定的时间与预定的脉冲电动机的旋转量相对应的表数据。并且，不需要存储该表数据的存储装置的容量、以及在缝制处理时控制装置用于调出该表数据的RAM 12的容量，从而可以以更低的成本提供缝纫机1。此外，如果主控制器的RAM 12及ROM 13的存储区域有余，则也可以通过设置可调出与负载L2、L3的值对应的指令速度校正值C2、C3的表数据，取代上述运算。

并且，主控制器10根据指令位置图案P2、P3与X轴编码器22、Y轴编码器24检测出的X轴电动机21、Y轴电动机23的旋转角度之间的偏差进行PI控制，计算所需的扭矩T2、T3。

由此，在所需扭矩T2、T3的计算中，可以消除在比例动作(P控制)中未充分消除的残留偏差的产生。也就是说，可以更准确地计算所需扭矩T2、T3，通过根据所需扭矩T2、T3而使缝纫机电动机41的旋转速度加减速，布料移动机构的动作相对于落针的定时延迟的可能性进一步降低。因此，可以提供可进行更准确的缝制动作的缝纫机1，缝纫机的可靠性进一步提高。

并且，缝纫机电动机速度控制器30，根据指令速度V1与主轴编码器42检测出的主轴的旋转角度的偏差进行PI控制，计算输出扭矩T1。

由此，在输出扭矩T1的计算中，由于可以消除在比例动作(P控制)中未充分消除残留偏差的产生，因此可以更准确地计算输出扭矩T1，根据该输出扭矩T1的缝纫机电动机41的旋转速度进一步适当地被控制。

并且，主控制器10利用根据所需扭矩T2、T3计算出的指令速度校正值C2、C3中，使指令速度V1进一步减小的一个，与指令速度V1相加/减，控制缝纫机电动机41的旋转速度。

由此，成为与X轴电动机21、Y轴电动机23中负载较大的一个相对应的缝纫机电动机41的旋转速度，由X轴电动机21、Y轴电动机23进行的布料移动机构的动作落后于落针的定时的可能性进一步降低。因此，可以提供可进行更准确的缝制的缝纫机1，由缝纫机进行的缝制质量提高，缝纫机的可靠性进一步提高。

并且，由于缝纫机电动机速度控制器30，根据缝纫机电动机41的指令速度V1和利用主轴编码器42的主轴的旋转角度检测而计算出的检测速度S1，计算输出扭矩T1而进行缝纫机电动机41的反馈控制，因此可以更可靠地控制缝纫机电动机41的驱动，以使得主轴的旋转成为基于缝制数据60的主轴转速的旋转速度。由于包含与X轴电动机21、Y轴电动机23的所需扭矩T2、T3相对应而缝纫机电动机41的旋转速度被加减运算的情况在内，缝纫机电动机的追随性大幅提高，因此可以提供可进行更准确的缝制，并且不必使缝制速度降低，而可以更快速地进行缝制的缝纫机。

(其他)

此外，上述实施方式的缝纫机1是电子循环缝纫机，但本发明可适用于与缝纫机电动机的旋转同步地使布料进给电动机驱动而形成线迹的所有缝纫机。例如，在用于电子锯齿缝纫机的情况下，通过利用进给齿动作调整电动机驱动进行布料进给的进给齿的动作量，将由进给齿动作调整电动机的负载计算出的校正值反馈给缝纫机电动机，从而可以进行与上述的实施方式相同的缝制速度控制。

另外，在上述的实施方式中，负载计算单元75根据X轴电动机21的所需扭矩T2和Y轴电动机23的所需扭矩T3计算负载L2、L3，但也可以分别对X轴电动机21及Y轴电动机23设置各自的负载计算单元而计算负载L2、L3。

另外，指令速度校正值计算单元76根据负载L2、L3计算指令速度校正值C2、C3，并将校正值C输出至指令速度计算单元71，但也可以分别对X轴电动机21及Y轴电动机23设置各自的指令速度校正值计算单元。在该情况下，指令速度计算单元将从各自的指令速度校正值计算单元输出的指令速度校正值C2、C3中的较小的一个作为校正值C而采用。

另外，在上述的实施方式中，指令速度校正值计算单元76根据负载L2、L3计算指令速度校正值C2、C3，并将较小的指令速度校正值作为校正值C输出，但也可以对负载L2、L3进行比较，计算由较大的负载确定的指令速度校正值，将该指令速度校正值作为校正值而采用。

另外，也可以与以上述的规定时间对所需扭矩T2(T3)进行积分而计算X轴电动机21(Y轴电动机23)负载不同，以与规定的时间不同的较短的时间对所需扭矩T2(T3)进行积分而进行负载的计算，分别计算指令速度校正值，对指令速度校正值C2、C3进行比较，根据最小的值计算校正值C。

另外，也可以不进行积分运算，而根据每次产生的所需扭矩T2、T3计算指令速度校正值，并与指令速度校正值C2、C3进行比较，根据最小的值计算校正值C。在该情况下，设定为利用使指令速度V1减少最多的指令速度校正值进行与指令速度V 1的加减运算。在该结构的情况下，在较大的负载瞬间地作用于X轴电动机21(Y轴电动机23)上的情况下，可以使缝纫机电动机41的旋转速度进一步大幅度地减少，即使在较大的负载瞬间地作用于X轴电动机21(Y轴电动机23)上的情况下，布料移动机构的移动产生延迟的可能性也进一步降低。

另外，指令位置图案计算单元，根据主轴的旋转角度A1控制X轴电动机21和Y轴电动机23的旋转角度，但也可以由主轴的旋转角度A1仅确定动作定时，指令旋转速度利用旋转量设定为固定值。在该情况下，相对于来自指令位置图案计算单元的指令，X轴、Y轴电动机延迟动作，但是，相对于由主轴的旋转产生的针棒动作，并不延迟地进行动作，不会对缝制带来恶劣影响。

另外，在缝纫机电动机41的驱动控制及X轴电动机21、Y轴电动机23的驱动控制中进行PI(比例积分)控制，但也可以将PI控制变换为PID(比例积分微分)控制。在PID控制的情况下，在上述PI控制的处理的基础上，进行与指令值和检测值的偏差的微分成正比的输入(微分动作)。在PID控制的情况下，在PI控制的效果的基础上，即使在施加于X轴电动机21、Y轴电动机23的负载产生急剧变化的情况下，也可以快速地进行与该变化相对应的所需扭矩T2、T3的校正。也就是说，可以计算出更适合的所需扭矩T2、T3，通过与所需扭矩T2、T3相对应而使缝纫机电动机41的旋转速度加减速，布料移动机构的动作相对于落针的定时延迟的可能性进一步降低。因此，可以提供进行更准确的缝制动作的缝纫机1，缝纫机的可靠性进一步提高。

另外，缝纫机电动机41是AC伺服电动机，X轴电动机21及Y轴电动机23是脉冲电动机，但它们只要是可以进行PI控制或PID控制的电动机即可。

另外，上述的缝纫机电动机41、X轴电动机21及Y轴电动机23的1次反馈处理时间(例如300～500[μsec])仅是一个例子，当然也可以是不同的时间。

Claims (5)

1.一种缝纫机中的控制装置，该缝纫机具有：

缝纫机电动机，其使针棒上下移动；以及

布料移动电动机，其驱动布料移动机构，

该缝纫机机利用由缝纫机电动机的驱动而进行的前述针棒的上下移动、以及由布料移动电动机的驱动而进行的前述布料移动机构的水平移动，进行缝制图案的缝制，

该控制装置的特征在于，具有：

角度检测单元，其检测前述布料移动电动机的旋转角度；

第一电动机控制单元，其根据布料移动量的指令值和前述检测单元检测出的前述布料移动电动机的旋转角度，计算前述布料移动电动机的输出扭矩，进行该布料移动电动机的反馈控制；

第二电动机控制单元，其根据缝纫机电动机速度的指令值，控制前述缝纫机电动机；以及

速度调整单元，其根据前述第一电动机控制单元计算出的前述布料移动电动机的扭矩值，对前述缝纫机电动机速度的指令值进行加减运算。

2.根据权利要求1所述的缝纫机中的控制装置，其特征在于，

前述速度调整单元具有：

负载计算单元，其计算在前述布料移动电动机上产生的扭矩值；以及

指令速度校正值计算单元，其根据由前述负载计算单元计算出的扭矩值，计算用于对前述缝纫机电动机速度的指令值进行加减运算的校正值，并向前述第二电动机控制单元供给。

3.根据权利要求1或2所述的缝纫机中的控制装置，其特征在于，

前述第一电动机控制单元，根据前述布料移动量的指令值和由前述角度检测单元检测出的前述布料移动电动机的旋转角度之间的偏差，进行PI控制即比例积分控制或PID控制即比例积分微分控制，计算扭矩值。

4.根据权利要求1或2所述的缝纫机中的控制装置，其特征在于，

前述布料移动机构具有：

2个前述布料移动电动机，其进行向两个方向的驱动；

2个前述角度检测单元，其分别设置于2个前述布料移动电动机上；以及

2个前述第一电动机控制单元，其分别设置于2个前述布料移动电动机上，

前述速度调整单元，利用2个前述第一电动机控制单元的各扭矩值、或根据该扭矩值而计算出的2个缝纫机电动机速度的指令值中较小的扭矩值或指令值，控制前述缝纫机电动机。

5.根据权利要求1或2所述的缝纫机中的控制装置，其特征在于，

具有速度检测单元，其检测前述缝纫机电动机的旋转速度，

前述第二电动机控制单元，根据前述缝纫机电动机速度的指令值和由前述速度检测单元检测出的旋转速度，进行前述缝纫机电动机的反馈控制。

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