CN1283892A - 缝纫机电机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是根据缝纫机电机的驱动状况控制缝纫机电机,由此防止缝纫机电机的故障。在缝纫机电机的控制装置中,根据由电机旋转速度检测装置16输出的旋转位置信号和旋转速度信号对检测出的缝纫机电机2的制动次数进行计数,当该被计数的制动次数达到规定的次数时,改变其后的缝纫机电机的控制。

Description

缝纫机电机的控制装置

本发明涉及工业用缝纫机的控制装置。

近年来，在工业用缝纫机中，在缝纫机本体上装备传动装置，使剪线和回针等缝制动作自动化。

在图3中，工业用缝纫机100大概由缝纫机本体1、缝纫机电机2、控制箱3、通过开关操作向控制箱3供给或切断市电电源的电源开关4、踏板5、操作员进行各种缝纫方式的设定的操作面板6、针7、针杆8、主轴9和皮带10构成。

此外，在操作面板6上由操作员设定的各种设定信息送往控制箱3。

通过操作员操作踏板5，起动缝纫指令或停止缝纫指令被送往控制箱3，利用控制箱3内部的控制电路驱动控制缝纫机电机2，缝纫机电机2的动力经皮带10和主轴9传送给针杆8。

一般，缝纫机电机2为了进行其旋转位置控制和旋转速度控制，在变换器控制方式的情况下使用感应电机，在AC伺服控制方式的情况下使用AC伺服电机。

用图4来说明控制箱3，利用电源开关4的ON操作从市电电源向控制电路供给的交流电源经整流部11和平滑部12变换成直流电源。

当使用AC伺服电机作为缝纫机电机2时，在进行AC伺服控制时，通过操作踏板5，从踏板输入检测装置21向CPU(Central ProcessingUnit)13输入缝纫机控制信号。CPU13根据该缝纫机控制信号向电机控制装置14输出电机旋转指令信号LSi和速度指令信号SPC。

电机控制装置14输入上述电机旋转指令信号LSi和速度指令信号SPC，向电机驱动器15送出驱动控制信号，利用电机驱动器15开关经整流部11和平滑部12变换成直流的电源，使缝纫机电机2旋转。

此外，检测装置16检测缝纫机电机2的旋转速度，同时，通过对编码器(省略图示)的脉冲进行计数去检测缝纫机电机2的旋转角度，并将该旋转角度检测信号送往CPU13。

CPU13根据输入的旋转速度检测信号向电机控制装置14输出速度指令信号SPC，使缝纫机电机2的旋转速度为最佳值。

此外，CPU13通过将电机旋转指令信号LSi和从检测装置16来的旋转速度检测信号进行比较，当缝纫机电机2的旋转速度在规定旋转速度以下的状态持续了规定的时间时，判断为电机制动状态。

电机电流切换装置19通过检测部19a检测流过缝纫机电机2的电流，比较部19b将从检测部19a输入的电机电流值与从CPU13输入的Ref值进行比较，当电机电流值比Ref值大时，向电机控制装置14送出输出停止信号。

电机控制装置14利用从切换装置19输入的上述输出停止信号，瞬时中止向缝纫机电机2通电，所以，能够限制流过缝纫机电机2的电流，使其不超过基准电平。

此外，CPU13通过控制输出到检测部19b的Ref值，可以控制流过缝纫机电机2的电流的上限值。

CPU电源的RESET电路17与CPU13的RESET端子(省略图示)连接，监视供给CPU13的电源电压，当电源电压是CPU13的动作补偿电压范围之外的电压时，CPU13的RESET端子保持低电平(Lo电平)，因此，能够防止CPU13的动作补偿电压外的误动作。

当确定在该处理程序的执行过程中检测到电机制动状态时，CPU13为了保护缝纫机电机2停止向缝纫机电机2供电，处于HOLD状态。此外，通过电源开关4的OFF操作，暂时断开对控制电路供电的电源，通过切断对CPU13的电源供给，可以解除HOLD状态。若接下来电源开关4进行ON操作，CPU13因CPU电源RESET电路17的电路动作产生的信号的作用而返回到主程序，执行按照主程序的处理。暂且把这些从电源OFF到电源ON的一系列处理动作统称为POWER ON RESET动作。

电源OFF检测装置18检测电源开关4的ON/OFF状态，即检测电源是处于往控制电路供电状态还是切断状态，并将该检测信号输出给CPU13。而且，当CPU13接收到电源OFF检测信号时，将那些若因电源切断而消失则可能产生功能上的问题的数据存储在非易失性存储器20中。接着，由于下一次电源ON操作而接通电源时，CPU13可以根据主程序的处理从非易失性存储器20中将存储的数据读出。

上述电机制动存在因釜轴(hook shaft)等发热胶着、缝纫针穿过极厚的缝制物时的阻力或底线绕进釜轴等原因而发生的现象。为了保护缝纫机电机2，对于这样的的现象，目前进行如下的控制。

1、当电机电流超过规定(predetermined)的值、或者虽然电机电流在规定的范围内但缝纫机电机2在规定的转数以下运行了规定的时间时，判断为电机制动，停止电机的通电。

2、在缝纫机电机内部设置温度检测电路或温度检测元件，当检测到规定以上的温度时，判断为电机制动状态，停止电机的通电。

参照图5说明先有的电机制动时的控制方法。

在图5中，当在时刻①电机成为制动状态且持续了一定时间t(sec)时，CPU13在持续了规定时间的时刻②判断出是电机制动状态，并停止向缝纫机电机2通电。在这期间，因缝纫机电机处于旋转状态，故缝纫机电机线圈流过很大的电流，电机内部的温度主要因铜损I2Rt而发热，电机内部温度从图中的③变到④。再有，I是流过缝纫机电机2的电流，R是电机的线圈电阻，t是电机制动状态的持续时间。

这样的的电机制动现象通常是在缝纫机主轴旋转一圈过程中负荷最大的期间发生，即在缝纫针7刺入缝制中的布等时发生，所以，在图5所示的时刻①缝纫针7位于刺进缝制物的位置。

因此，当在图中⑤的时刻进行上述POWER ON RESET的动作时，用针位置检测装置18输出表示针7的位置不是在上部位置的针位置信号，所以，如前所述，CPU13进行使缝纫针7向上部位置移动的控制。

如上所述，在先有的缝纫机电机的控制中，若在没有解除电机制动的原因的情况下，在电机制动后反复进行伴随POWER ON RESET动作的电机起动，则如图5所示那样，缝纫机电机内部温度慢慢上升，有可能烧坏电机。

即，作为通常的电机的特性，电机制动时单位时间流过电机线圈的平均电流变大，所以，电机线圈温度不断地急剧上升。

当这样的状态持续了规定的时间t(sec)时，CPU13判断为电机制动，停止电机的通电并向操作员报知电机处于制动状态。

但是，当在没有解除电机制动的原因的情况下电源开关4暂时断开(OFF)后又立即接通(POWER ON RESET)时，便再次进入通常的控制程序，通过缝纫机踏板5等的操作再次进行通电。

这时，电机线圈的温度在上次通电升温的基础上再次通电升温，温度呈累积上升的状态。在使用AC伺服电机时，因该温度上升而使转子磁铁的去磁，从而使转矩下降，或者，超过电机线圈的耐热温度，有可能引起内部短路。

此外，当装在缝纫机电机2内部的编码电路的半导体元件超过其工作范围时，有可能产生误动作并使缝纫机电机2损坏。

为了不降低缝纫厂的工作效率，操作员在即使发生电机制动等错误的情况下，也立即在电源的OFF动作之后进行ON的动作(POWER ONRESET)，而且，有可能在短时间内反复几次执行该OFF/ON操作，如上所述，缝纫机电机内部发生温度上升现象的可能性很高。

特别是，对于AC伺服电机，由于在电机转子磁铁利用的新材料的进步和定子设计技术及磁路的模拟技术的成果，电机正向小型轻便方向发展，与先有的大型电机相比，因电机凸缘的热容量变小，对定子绕组的散热不利，线圈温度上升的速度有加快的趋势。

对于这样的问题，虽然考虑过采用缩短判断缝纫机制动状态的时间t(sec)等办法，但在缝制厚的缝制物时会频繁地出现缝纫机制动的判定，存在对通常的缝纫作业带来麻烦等问题。

此外，当电机线圈温度按照比较平缓的曲线上升时，在电机内部设置温度检测电路，可以防止内部编码器元件和转子磁铁的去磁以及因破坏了线圈的绝缘性能而引起的内部短路，但是，在发生电机制动时，因电机线圈温度急剧上升，由于热传导的延迟而使检测来不及响应，所以不能防止上述故障的产生。

作为改善该检测响应延迟的方法，有在电机线圈本身设置热保护器等温度检测元件的方法，但因电机线圈是高电压部，故存在绝缘的可靠性问题、因电机本体的大型化等引起的安装问题和因增加配置而使总成本提高的问题。

本发明的课题在于提供一种缝纫机电机的控制装置，能够很快地检测出缝纫机制动的发生，防止缝纫机电机的过热，同时，在正常工作时不会错误地判定为缝纫机的制动状态。

为了解决上述课题，

本发明的第1方面是一种缝纫机电机的控制装置，包括：检测缝纫机电机的旋转位置和旋转速度的至少任何一方、并输出旋转位置信号或旋转速度信号的旋转检测装置(例如，与图4所示的检测装置16对应)；根据上述旋转检测装置输出的上述旋转位置信号或上述旋转速度信号检测上述缝纫机电机是否处于制动状态的制动检测装置(例如，与图1所示的流程图的步骤S15和图4所示的CPU13对应)；根据上述制动检测装置的检测结果，停止上述缝纫机电机的电机停止装置(例如，与图1所示的流程图的步骤S15和图4所示的CPU13对应)，

其特征在于，具有：对利用上述制动检测装置检测出电机制动的次数进行计数的制动次数计数装置(例如，与图1所示的流程图的步骤S7对应)；当上述制动次数计数装置给出的制动次数达到规定的制动次数时改变其后的缝纫机电机的控制的控制变更装置(例如，与图1所示的流程图的步骤S9对应)。

若按照本发明的第1方面，当制动次数计数装置给出的电机制动次数达到规定的制动次数时，利用缝纫机电机的控制变更装置改变缝纫机电机的控制，所以，能够提供与缝纫机电机的驱动状况对应的缝纫机电机的控制，能够防止工业用缝纫机电机的故障的发生。

本发明的第2方面是本发明的第1方面记载的缝纫机电机的控制装置，其特征在于：上述控制变更装置具有最大电流限制装置(例如，与图4所示的电机电流切换装置19对应)，使上述控制装置将供给上述缝纫机电机的电流最大值限制在比通常值小。

若按照本发明的第2方面，通过在控制变更装置中具有的最大电流限制装置，在缝纫机制动时，将供给上述缝纫机电机的电流最大值限制在比通常值小，可以减小电机制动时电机温度的上升，所以，能够防止工业用缝纫机电机的故障的发生。

本发明的第3方面是本发明的第1方面记载的缝纫机电机的控制装置，其特征在于：上述控制变更装置具有制动检测方法变更装置(例如，与图1所示的流程图的步骤S9对应)，用以改变上述制动检测装置的检测方法。

若按照本发明的第3方面，利用制动检测方法变更装置，根据缝纫机电机的电机制动的发生状况，改变电机制动检测方法，所以，能够根据缝纫机电机的驱动状况提供缝纫机电机的控制，能够防止工业用缝纫机电机的故障的发生。

图1是表示本实施形态的缝纫机电机的控制的流程图。

图2是表示本实施形态的缝纫机电机的控制的流程图。

图3是表示先有的工业用缝纫机100的主要部分的构成的外观图。

图4是表示先有的工业用缝纫机100的控制盒3内部的控制电路的电路图。

图5是表示电机制动时先有的缝纫机电机的控制的时序图。

下面，根据图1、图2详细说明本发明的实施形态。

在本实施形态中，因用和在图3、图4中已说明过的构成同样的构成进行实施，故省略其图示和构成说明。此外，在下面的说明中，对与先有的工业用缝纫机相同的部位，使用同一符号进行说明。

非易失性存储器20具有下面用单独的地址示出的数据区。

1．初始值C；是后述的变数数据C1的初始值，是固定的正整数值。

2．变数数据C1；存储工业用缝纫机出厂时的初始值C。是0或正整数的变数值。当缝纫机电机2连续反复出现电机制动时，CPU13随时更新该变数数据C1。而且，当C1=0时，CPU13改变后述的电机制动持续状态的监视时间t1和电机电流限制数据A。

3．规定的旋转速度D；是在用CPU13来判断电机制动使用的固定的正整数值。CPU13在发生轴制动时由检测装置检测的电机旋转速度不到规定的旋转速度D的持续时间大于上述监视时间t1时，判断为电机制动。

4．电机持续状态的监视时间t1；是用CPU13来判断电机制动的固定的正整数值。CPU13在缝纫机电机2的旋转速度低于规定的旋转速度D的持续时间大于监视时间t1时判断为电机制动。

5．电机持续状态的监视时间t2；是满足t2≤t1的固定值。当电机制动连续发生C次而C1=0时(参照上述1)，CPU13将该监视时间从t1变到t2，然后，进行电机制动判断。

6．电机电流限制值A；在没有发生C次连续的缝纫机制动的正常状态下，是流过缝纫机电机2的电流的上限值。CPU13向电机电流切换装置19的比较部19b输出电机电流限制值A，根据该比较部19b的输出信号，控制流过缝纫机电机2的电流的上限值。

7．电机电流限制值B；是满足B≤A的固定值。当电机制动连续发生C次时(参照上述1)，CPU13将输出到电机电流切换装置19的比较部19b的电机电流限制值从A变到B，控制流过缝纫机电机2的电流的上限值。

8．控制变更解除的规定的旋转速度E；是满足E≥D的固定值。或者，控制变更解除的规定的旋转角度F(度)；是正的固定值。当电机制动连续发生C次(C1=0)时，CPU13将电机制动持续状态的监视时间从t1变到t2(≤t1)，而且将电机电流限制值从A变到B(≤A)，然后，进行电机制动判断。但是，若利用检测装置16检测的缝纫机电机的旋转速度在规定的旋转速度E以上，CPU13则判断为电机制动状态解除，使电机制动持续状态的监视时间t2返回到t1，而且，使电机电流限制值B返回到A。进而，CPU13使变数数据C1返回到C。

再有，根据已检测出该规定的旋转速度E来控制变更的解除可以替换成根据已检测出该规定的旋转角度F来控制变更的解除，当利用检测装置16检测出缝纫机电机2以大于规定的旋转角度旋转时，CPU13判断为电机制动已解除，可以执行同样的处理。此外，进而还可以将根据已检测出该规定的旋转速度E和根据已检测出该规定的旋转角度F结合起来去控制变更的解除。

其次，说明本实施形态的CPU13的动作。

首先，在电源开关4的ON操作后，当利用操作员的缝纫机踏板5的操作将电机起动信号从踏板输入检测装置21输入到CPU13时，CPU13从非易失性存储器20中读出变数数据C1(步骤S1)。

其次，CPU13判别C1=0否(步骤S2)，当C1不等于0时(步骤2；No)，CPU13将电机电流限制值A输出给电机电流切换装置19的比较部19b，执行缝纫机电机2的旋转控制(步骤S3)。

接着，CPU13在缝纫机电机旋转过程中以规定的间隔监视由检测装置16定期检测出的缝纫机电机2的旋转速度，并判别缝纫机电机2的旋转速度是否低于规定的旋转速度D(步骤S4)，当超过规定的旋转速度时(步骤S4；No)，CPU13使C1值返回到C(步骤S6)，并返回步骤S1。

此外，当低于规定的旋转速度时(步骤S4；Yes)，CPU13在状态监视时间t1内监视缝纫机电机2的旋转速度，并判别该状态是否持续了监视时间t1以上的时间(步骤S5)。

这里，因缝纫机电机2的旋转速度低于规定的旋转速度D因而持续时间不大于监视时间t1时(步骤S5；No)，返回步骤S4，CPU13再次判别旋转速度是否低于旋转速度D，然后反复执行步骤S4和步骤S5，判别缝纫机电机2的旋转速度低于规定的旋转速度D的持续时间是否大于监视时间t1。此外，当缝纫机电机2的旋转速度低于规定的旋转速度D的持续时间大于监视时间t1时(步骤S5；Yes)，CPU13将变数数据C1减1(步骤S7)，判别C1是否等于0(步骤S8)。

接着，当C1=O时(步骤8；Yes)，CPU13将监视时间从t1变到t2，使其变短，将电机电流限制值从A变到B，使其变成较小的数值(步骤S9)。进而，CPU13使缝纫机电机2停止旋转(步骤S15)，成为HOLD状态，等待电源关闭(OFF)(步骤S16)，结束处理。

此外，当C1不等于0时(步骤S8；No)，便转移到步骤S15，CPU13使缝纫机电机2停止旋转，成为HOLD状态，等待电源关闭(OFF)(步骤S16)，处理结束。

在步骤S2中，当C1=0时(步骤S2；Yes)，便转移到步骤S10。这里，所谓C1=0是指上次检测出缝纫机制动时将监视时间设定为t2且将电机电流限制值设定为B的情况，所以，CPU13使用监视时间t2和电流限制值B去执行缝纫机电机2的旋转控制。

其次，CPU13监视由检测装置16检测出的旋转速度检测信号，判别缝纫机电机2的旋转速度是否大于规定的旋转速度E(步骤S11)，当大于规定的旋转速度E时(步骤S11；Yes)，使监视时间从t2返回到t1，而且使电流限制值返回到A，进而，使变数数据C1返回初始值C(步骤S14)。然后，返回步骤S1。

此外，在步骤S11中，当没有达到旋转速度E时(步骤S11；No)，CPU13判别缝纫机电机2的旋转速度是否低于规定的旋转速度D(步骤S12)，当超过规定的旋转速度D时(步骤S12；No)，则返回步骤S1。当低于规定的旋转速度D时(步骤S12；Yes)，CPU13在监视时间t2内监视缝纫机电机2的旋转速度，判别低于规定的旋转速度D的状态持续时间是否大于监视时间t2(步骤S13)。

这里，当持续时间大于监视时间t2时(步骤S13；Yes)，便转移到步骤S15，使缝纫机电机2停止旋转，成为HOLD状态，等待电源关闭(OFF)(步骤S16)，处理结束。当持续时间小于监视时间t2时(步骤S13；No)，返回步骤S12，再次判别是否低于规定的旋转速度D，然后反复执行步骤S12和步骤S13，判别旋转速度低于规定的旋转速度D的持续时间是否大于监视时间t2。

如上所述，在本实施形态的工业用缝纫机中，当缝纫机电机2的旋转速度低于规定的旋转速度D的持续时间在监视时间t1之内时，判断为缝纫机电机制动状态，切断电机的电源使缝纫机电机2停止转动，可以防止缝纫机电机2的温度上升。

而且，当在电机制动时，使变数数据C1减1，若变数数据C1=0，通过将监视时间t1变成t2且将电机电流限制值A变成B，可以改变电机制动检测条件。此外，在其后的缝纫机电机2的控制中，当缝纫机电机2的旋转速度高于规定的旋转速度E的持续时间在监视时间t1之内时，使已改变的电机制动检测条件返回到原来的条件。这样，通过与工业用缝纫机的运转状况对应自动改变缝纫机电机检测条件的设定，能够防止工业用缝纫机电机的故障。

此外，通过控制输入到电机电流切换装置19的比较部19b的电机电流值并限制流过缝纫机电机2的电流的最大值，能够降低电机制动时缝纫机电机2内部温度的上升，所以，能够提高工业用缝纫机的可靠性。

再有，在上述说明中，当低于规定的旋转速度D的持续时间在监视时间t1之内且变数数据C1=0时，执行监视时间t1到t2，A到B的变更处理，但这些改变不必两者都进行，当然，也可以只进行其中任何一方。

进而，在上述实施形态中，当缝纫机电机2的旋转速度不低于规定的旋转速度D，使变数数据C1返回原来的初始值C(图1的步骤6)，但也可以另外设置复位开关，通过操作该开关使变数数据C1返回到初始值C，或者也可以监视检测出电机制动后的时间，若在规定的时间内缝纫机还不起动，则返回原来的初始值C。

此外，通过检测出规定的旋转速度E去解除控制的变更，可以替换成通过检测出规定的旋转角度F去解除控制的变更，这时，当利用检测装置16检测出规定的旋转角度F时，CPU13可以执行与检测出上述规定的旋转速度E时执行的缝纫机电机控制相同的控制。进而，也可以同时进行规定的旋转速度E和规定的旋转角度F的检测，当检测出其中任何一个时，便解除控制的变更。

此外，规定的旋转角度F的检测不限于在缝纫机电机2起动时进行，也可以在缝纫机电机2没有起动时进行检测，当用手转动使缝纫机电机2的转动角度大于上述规定的旋转角度F时，认为这时已解除了电机制动的原因，从而解除控制的变更。

若按照本发明的第1方面，根据制动次数计数装置给出的电机制动次数改变缝纫机电机的控制，所以，能够提供与缝纫机电机的驱动状况对应的缝纫机电机的控制，能够防止工业用缝纫机电机的故障的发生。

若按照本发明的第2方面，通过利用控制变更装置具有的最大电流限制装置，将供给缝纫机电机的电流最大值限制在比通常值小的范围内，可以减小电机制动时电机温度的上升，所以，能够防止工业用缝纫机电机的故障的发生。

若按照本发明的第3方面，根据缝纫机电机的电机制动的发生状况，改变电机制动检测方法，所以，能够根据缝纫机电机的驱动状况提供缝纫机电机的控制，能够防止工业用缝纫机电机的故障的发生。

Claims (3)

1．一种缝纫机电机的控制装置，包括：检测缝纫机电机的旋转位置和旋转速度的至少任何一方、并输出旋转位置信号或速度信号的旋转检测装置；

根据由上述旋转检测装置输出的上述旋转位置信号或上述旋转速度信号检测上述缝纫机电机是否处于制动状态的制动检测装置；

根据上述制动检测装置的检测结果，停止上述缝纫机电机的电机停止装置，

其特征在于，具有：

对利用上述制动检测装置检测出电机制动的次数进行计数的制动次数计数装置；

当上述制动次数计数装置给出的制动次数达到规定的制动次数时改变其后的缝纫机电机的控制的控制变更装置。

2．权利要求1记载的缝纫机电机的控制装置，其特征在于：上述控制变更装置是最大电流限制装置，上述控制装置将供给上述缝纫机电机的电流最大值限制在比通常值小的范围内。

3．权利要求1记载的缝纫机电机的控制装置，其特征在于：上述控制变更装置是制动检测方法变更装置，改变上述制动检测装置的电机制动检测方法。

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