JP2001327786A

JP2001327786A - ミシン

Info

Publication number: JP2001327786A
Application number: JP2000153317A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Matsuzawa; 清志松沢
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2001-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、使用目的に適合した静音性
を得ることが可能なミシンを提供することである。【解決手段】ミシン１はＲＯＭ３４にゲインの異なる
ＭＤＲ調整テーブルを複数記憶しており、モード切替ス
イッチ１４の操作によってモードの切替を可能とする。
制御装置２０はモードに応じたゲインのＭＤＲ調整テー
ブルを選択し、このテーブルを用いてメインモータ２６
のフィードバック制御（Ｐ制御またはＩ制御）を行う。
またモードに応じてミシン１の最高速度を制限する。更
に、最高速度に関連付けて刺繍装置６のＳＴＭ２９，３
１や針振り用ＳＴＭ３３の駆動ステップ数または駆動周
波数を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ミシンに係り、詳
細には、ミシンのモータ制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】ミシンの主軸を駆動するメインモータ
は、縫製時に針が布を貫通するときと針が布から抜ける
ときとでトルクが大きく変動し、例えば、布に針が入る
ときには実際のモータの回転数が著しく低下する。その
ため、従来のミシンにおいて、実際の回転数が目標値と
一致するようにモータの速度を加減速する制御として、
フィードバック制御を用いたモータ制御がなされてい
る。フィードバック制御を用いたモータ制御ではメイン
モータの達すべき回転数（目標値）と実際の回転数との
差からメインモータの速度誤差を算出し、算出した速度
誤差に対して所定のゲインを乗算または所定のテーブル
でメインモータの駆動量を制御し、実際の回転数が目標
値と一致するように制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メイン
モータの回転数が目標値へ到達するまでの応答速度と速
度の安定性及び静音性とは相反するものである。つま
り、上述のフィードバック制御を例にとると、ゲインを
大きく設定すれば目標値へ到達する応答速度は速くなる
が、速度は不安定になり、機械系のバックラッシュ等に
よって静音性が損なわれる傾向がある。逆に、ゲインを
小さく設定すれば速度は安定し、静音性は上がるが、応
答速度は遅くなる。特に、ゲインが小さく設定されてい
る場合には、縫い始めや低速運転時において貫通力が落
ちてしまい、厚布を縫製できないという不都合が生じる
こともあった。

【０００４】また、従来のミシンではゲインの大きさは
予め設定されており、作業者によって変更できるもので
はなかった。そのため、ゲインの決定に当たっては上述
のような理由から、厚布でも貫通できるような比較的大
きなゲインを設定する必要があり、応答性が優先され、
静音性は損なわれていた。

【０００５】本発明の課題は、使用目的に適合した静音
性を得ることが可能なミシンを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、ミシンの主軸を駆動するモ
ータ（例えば、図３及び図４に示すメインモータ２６）
と、速度指令値を入力する入力手段（例えば、図１及び
図３に示すスライドボリューム１６）と、前記モータの
速度を検出する速度検出手段（例えば、図３、図４、及
び図７に示す速度センサ２７）と、これらの値に関連し
てモータの速度を加減速させる制御手段（例えば、図３
及び図４に示す制御装置２０）とを備えたミシンにおい
て、モード切替として前記モータの速度が速度指令値へ
到達するまでの応答速度を切り替える切替操作手段（例
えば、図１及び図３に示すモード切替スイッチ１４）を
備えることを特徴としている。

【０００７】請求項１記載の発明によれば、入力手段に
よって入力された速度指令値と速度検出手段によって検
出されるモータの速度との誤差を無くすように、制御手
段によってモータの速度を加減速するミシンにおいて、
切替操作手段によって、モード切替として前記モータの
速度が速度指令値へ到達するまでの応答速度を切り替え
ることができるため、使用目的に適合した静音性を得る
ことができる。

【０００８】請求項２記載の発明のように、請求項１記
載のミシンにおいて、縫製等のためのステッピングモー
タ（例えば、図３及び図１１に示すＳＴＭ２９，３１、
３３）を更に備え、前記制御手段は、前記切替操作手段
によるモード切替の際に更にモードに応じて前記モータ
の最高速度を制限するとともに、前記ステッピングモー
タの駆動周波数または駆動ステップ角を前記最高速度に
応じて変更するようにしてもよい。

【０００９】この請求項２記載の発明によれば、切替操
作手段によってモードを切り替えると制御手段によって
モータの最高速度を制限し、その最高速度に関連付けて
ステッピングモータの駆動周波数または駆動ステップ角
を変更できるので低騒音でステッピングモータを駆動で
きる。

【００１０】請求項３記載の発明のように、請求項１ま
たは２に記載のミシンにおいて、前記制御手段は、ミシ
ン運転中はこの切替操作手段の操作を無効とすることと
してもよい。

【００１１】請求項３記載の発明によれば、ミシン運転
中は切替操作手段に対するモード切替操作を無効にでき
るので、ステッピングモータの脱調を防止することがで
きる。

【００１２】請求項４記載の発明のように、請求項１記
載のミシンにおいて、各種データを表示する表示手段
（例えば、図１及び図３に示す表示部１２）と、前記切
替操作手段によってモードが切り替えられた旨を前記表
示手段にて報知するモード報知手段（例えば、図３に示
す制御装置２０）と、を更に備えることとしてもよい。

【００１３】この請求項４記載の発明によれば、切替操
作手段によってモードが切り替えられた旨をモード報知
手段によって表示手段に表示できるので、容易に現在の
モードを確認することができ、安心してミシンを使用で
きる。

【００１４】また、請求項５記載の発明のように、請求
項２記載のミシンにおいて、各種データを表示する表示
手段（例えば、図１及び図３に示す表示部１２）と、前
記制御手段によって前記モータの最高速度を制限した旨
または最高速度を連想可能な表示内容を前記表示手段に
て報知する最高速度報知手段（例えば、図３に示す制御
装置２０）と、を更に備えることとしてもよい。

【００１５】請求項５記載の発明によれば、最高速度報
知手段によって最高速度を制限した旨または最高速度を
連想可能な表示内容を前記表示手段に表示するので、容
易に最高速度を確認することができ、安心してミシンを
使用できる。

【００１６】また、請求項６記載の発明のように、請求
項１から５のいずれかに記載のミシンにおいて、ミシン
本体に着脱可能な刺繍装置（例えば、図１、図２、及び
図３に示す刺繍装置６）を更に備え、前記制御手段は、
この刺繍装置がミシン本体に装着された際に自動的に刺
繍用のモードに切り替える（例えば、図２及び図３に示
すマイクロスイッチ３６）こととしてもよい。

【００１７】この請求項６記載の発明によれば、刺繍装
置がミシン本体に装着された際に制御手段によって、自
動的に刺繍用のモードに切り替えることができるので、
モードを切り替える操作を行う必要がなくなり、容易か
つ快適にミシンを使用することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。本実施の形態では、直線、ジ
グザグ、ボタンホールといった実用模様を縫製する実用
縫い機能、及び文字や図柄等の刺繍縫い機能を搭載した
ミシン１について説明する。

【００１９】まず、構成を説明する。図１は本実施の形
態のミシン１の外観を示す図であり、図２は刺繍装置６
をミシン本体から取り外した状態を示す図であり、図３
はミシン１の制御系を説明するブロック図である。

【００２０】図１に示すように、ミシン１のミシン本体
は、ミシン胴部２、ミシンアーム３、及びフリーアーム
部５からなり、フリーアーム部５には、図２に示すよう
に互いに嵌合するコネクタ６１，６２によって着脱可能
となるように刺繍装置６が設けられる。刺繍装置６は被
縫製布８を保持する刺繍枠７を備え、刺繍装置６をミシ
ン本体に装着した状態で、後述するＸ方向駆動用及びＹ
方向駆動用の各ステッピングモータ（以下、ＳＴＭと呼
ぶ）２９，３１によって刺繍枠７をＸ方向（図中左右方
向）及びＹ方向（図中前後方向）に移動できるように構
成されている。

【００２１】ミシンアーム３の上部には蓋１１が設けら
れ、自在に開閉して上糸を懸けられるようになってい
る。ミシンアーム３の内部にはメインモータ２６により
駆動する主軸５０が水平方向に配設され、主軸５０の先
端部にはクランク機構により上下動する針棒が配設され
ている（図示省略）。針棒の下部には針１０及び布押え
９が設けられる。布押え９は針１０が布８を貫通する際
に針１０が通るように開口部が設けられており、針棒
（針１０）の上下動に連動して上下動して針落ち位置近
傍の布８を押さえる。

【００２２】フリーアーム部５にはボビンケースを装着
する釜、及び下軸が内蔵され（図示省略）、メインモー
タ２６の駆動に基づいて下軸により釜を駆動し、針に通
された上糸によってボビンに巻かれた下糸をすくい取
り、縫目を形成する。また、フリーアーム部５は上面に
平坦なベッド面を有し、刺繍装置６を取り外して実用模
様を縫製する場合に被縫製布８を前後方向に送る布送り
機構が備えられている。布送り機構による布の前後方向
及び針棒の左右振りによって直線、ジグザク、ボタンホ
ールといった実用模様が形成可能である。

【００２３】ミシン胴部２には前面に表示部１２、操作
入力部１３、及びモード切替スイッチ１４が設けられ
る。

【００２４】表示部１２は例えばＬＣＤ（Liquid Cryst
al Display）によって構成され、図３に示すように、Ｌ
ＣＤを駆動するためＬＣＤコントローラ２１及びＬＣＤ
ドライバ２２を備える。ＬＣＤコントローラ２１は制御
装置２０から所定時間経過毎に表示データを読み出し、
ＬＣＤドライバ２２により表示データをＤ／Ａ変換して
所定の電圧値を生成し、ＬＣＤコントローラ２１から出
力される水平同期信号及び垂直同期信号の出力タイミン
グで表示部（ＬＣＤ）１２に画像や文字等を表示させ
る。

【００２５】操作入力部１３は、例えばＬＣＤの表面を
覆うように設けられたタッチパネルによって構成され
る。操作入力部１３であるタッチパネルには実行可能な
処理を選択可能に一覧表示するメニュー画面や複数の刺
繍模様の画像を選択可能に一覧表示する模様選択画面等
が表示され、タッチ指示操作があるとタッチ指示座標を
検出し、検出した座標から指示された処理や模様を特定
して制御装置２０に出力する。なお、操作入力部１３は
タッチパネルに限らず、例えば、表示部１２にメニュー
表示されるアイコン等の選択肢を指示するためのマウス
やトラックボール等としてもよい。

【００２６】モード切替スイッチ１４は、モードを切り
替える際に押下操作されるスイッチであり、押下操作の
都度、「深夜モード」→「静音モード」→「やや厚物モ
ード」→「厚物モード」→「深夜モード」→・・・のよう
にループして切り替える。モード切替スイッチ１４によ
るモード切替操作は縫製動作中には無効とされる。これ
はモード（ゲイン）を切り替えることによって生じるモ
ータの脱調を防止するためである。

【００２７】また、ミシン胴部２の側面にはメモリカー
ド１７を脱着可能に収納するメモリカードスロット１７
ａが設けられる。メモリカード１７は、プログラムやデ
ータ等が予め記憶されている外部記憶媒体であり、磁気
的、光学的記憶媒体、若しくは半導体メモリで構成され
ている。このメモリカード１７は読み出し専用メモリで
も書き込み可能な記憶媒体でもよく、例えば、各種刺繍
模様とそれら刺繍模様を形成するための刺繍データとが
模様別に書き込まれている。

【００２８】ミシンアーム３の前面には縫製の開始／停
止を操作するスタート／ストップボタン１５及び縫製の
速度を調整する際に操作されるスライドボリューム１６
が設けられる。スライドボリューム１６は作業者による
スライド操作によって電圧値を変更して出力する。出力
した電圧値はＡ／Ｄ変換器２３によってＡ／Ｄ変換され
て、速度指令値として制御装置２０に入力される。

【００２９】次にミシン１の制御系について図３を参照
して説明する。ミシン１は上述の各部（表示部１２、操
作入力部１３、モード切替スイッチ１４、スタート／ス
トップボタン１５、スライドボリューム１６、メモリカ
ード１７、メインモータ２６、刺繍装置６のＸ軸駆動用
ＳＴＭ２９及びＹ軸駆動用ＳＴＭ３１、針振りＳＴＭ３
３等）の動作を制御する制御装置２０を備えている。制
御装置２０は例えばマイコン基板からなり、ＣＰＵ（Ce
ntral Processing Unit）等により構成される制御部２
０ａ（図４参照）及び同期信号生成部２０ｂ（図４参
照）、入出力インターフェイスを有する。また、制御装
置２０にはＲＯＭ（Read Only Memory）３４、ＲＡＭ
（Random Access Memory）３５が接続される。

【００３０】制御装置２０は操作入力部１３、スタート
／ストップボタン１５等から入力される指示あるいはデ
ータに従って、ＲＯＭ３４またはメモリカード１７に記
憶されている制御プログラムを読み出し、メインモータ
２６、針振り用ＳＴＭ３３、刺繍装置６のＸ軸駆動用Ｓ
ＴＭ２９、及びＹ軸駆動用ＳＴＭ３１の動作を制御して
縫製動作を実行する。また、モード切替スイッチ１４か
ら手動動作により入力されるモード切替指示に従って、
ＲＯＭ３４に記憶されているテーブル選択処理プログラ
ムに基づくテーブル選択処理（図１３参照）を実行し、
処理結果をＲＡＭ３５に格納するとともに表示部１２に
表示させる。

【００３１】ＲＯＭ３４にはミシン１における縫製動作
やモータの制御動作、または各種実用模様や刺繍模様を
形成するための刺繍データ等が記憶されている。また、
後述のテーブル選択処理を実行するための処理プログラ
ムやモータ制御用のＭＤＲテーブル（図６参照）、モー
ド別のＭＤＲ調整テーブル（図８〜図１０参照）等が記
憶されている。

【００３２】ＲＡＭ３５は、縫製作業やテーブル選択処
理において実行する処理プログラム、入力指示、入力デ
ータ及び処理結果等を一時格納するワークメモリエリア
の他、モードを識別するフラグを記憶するフラグメモリ
を有する。本実施の形態ではフラグ「１」は「深夜モー
ド」を示し、フラグ「２」は「静音モード」を示し、フ
ラグ「３」は「やや厚物モード」を示し、フラグ「４」
は「厚物モード」を示すこととする。なお、モードの名
称や選択可能なモードの数等は一例であり、その他の名
称、モード数としてもよい。

【００３３】テーブル選択処理において、制御装置２０
はモード切替スイッチ１４の操作に応じてモードを切り
替える。すなわち、モード切替スイッチ１４の押下操作
の都度、フラグを「１」〜「４」に更新設定する。ま
た、制御装置２０は設定されたモードを示す画像や文字
を表示部１２に表示させる。

【００３４】更にモードの切替によって、制御装置２０
はメインモータ２６の速度が速度指令値（目標値）へ到
達するまでの応答速度を変更するものであり、フィード
バック制御におけるゲインを切り替え、メインモータ２
６の最高速度を制限し、各種ＳＴＭ２９，３１，３３の
駆動周波数または駆動ステップ角を変更する。ここで、
ゲインとはモータの回転数を目標値へ到達させるために
モータに与える増幅率であり、このゲインを切り替える
ことにより応答速度が変化して加減速が大小に変化す
る。具体的には、図９に示す比例ゲインＧｐまたは図１
０に示す積分ゲインＧｉを意味する（詳細は後述す
る）。

【００３５】以下、図４〜図１０を参照してメインモー
タ２６のフィードバック制御について詳述する。図４は
メインモータ２６のフィードバック制御を説明するため
のブロック線図であり、図５はメインモータ２６に印加
する全波整流波及びトランジスタＴｒ１の導通角を説明
する図である。図５において、（Ａ）は高速運転時の導
通角、（Ｂ）は低速運転時の導通角を示している。図６
はＭＤＲテーブルの一例を示し、図７は速度センサ２７
による速度検出について説明する図である。図７におい
て、（Ａ）は速度センサ２７の構成を説明する斜視図で
あり、（Ｂ）は速度センサ２７の側面図であり、（Ｃ）
は速度センサ２７によって検出されるモータパルス（Ｍ
Ｐ）を説明する図である。また、図８はモードとＭＤＲ
調整テーブルとの対応を示す図であり、図９は比例ゲイ
ンＧｐを用いたＭＤＲ調整テーブル、図１０は積分ゲイ
ンＧｉを用いたＭＤＲ調整テーブルの一例を示す図であ
る。

【００３６】図４に示すように、制御装置２０は制御部
２０ａ及び同期信号生成部２０ｂを有し、ドライバ２５
はトランジスタＴｒ１、２次側電源を供給するトランス
２５ａ、整流ダイオード等によって構成される全波整流
手段２５ｂ，２５ｃによって構成される。ドライバ２５
は商用ＡＣ電源１００を整流ダイオード２５ｂによって
全波整流して１次側電源としてメインモータ２６に供給
する。またトランス２５ａによって２次側の電源を生成
し、整流ダイオード２５ｃによって全波整流して制御装
置２０に供給する。

【００３７】同期信号生成部２０ｂは上述の全波整流電
圧の谷部付近に所定の時間幅を持ったパルス信号である
同期信号を生成し、制御部２０ａへ入力する。図５
（Ａ）の（イ）及び図５（Ｂ）の（イ）は全波整流波を
示し、図５（Ａ）の（ロ）及び図５（Ｂ）の（ロ）は同
期信号を示す。制御部２０ａは同期信号の立ち上がりタ
イミングで導通角制御信号（以下、ＭＤＲと呼ぶ）を絶
縁伝達手段２４に対して出力する。絶縁伝達手段２４は
フォトカプラ等により構成され、制御部２０ａから入力
されるＭＤＲに従って所定時間ＴｍだけトランジスタＴ
ｒ１をＯＮする。メインモータ２６はトランジスタＴｒ
１の導通時間に応じて駆動量が決定される。つまり、図
５（Ａ）に示すようにトランジスタＴｒ１の導通時間Ｔ
ｍが長いほど、駆動量が大きく、高速運転し、図５
（Ｂ）に示すように導通時間Ｔｍが短いほど、駆動量が
小さく、低速運転する。

【００３８】ＭＤＲはスライドボリューム１６の操作に
よって決定された速度指令値に応じたトランジスタＴｒ
１の導通時間Ｔｍを意味する。速度指令値とトランジス
タＴｒ１の導通時間Ｔｍとは対応付けられ、例えば、図
６に示すようにＭＤＲテーブルとしてＲＯＭ３４に格納
されている。速度指令値がＮｍとして入力された場合
は、それに応じた時間ＴｍだけトランジスタＴｒ１をＯ
Ｎする。

【００３９】メインモータ２６の実際の回転数は速度セ
ンサ２７によって監視されている。図７（Ａ）に示すよ
うに、ミシン１の主軸５０はメインモータ２６の一端側
のモータ軸２６ｃとプーリー５１及びタイミングベルト
５２を介して連動している。メインモータ２６の他端側
のモータ軸２６ａには速度センサ２７が設けられる。速
度センサ２７はｎ個のスリット２７ｃが入った円盤２７
ｂとフォトインタラプタ２７ａとからなり、フォトイン
タラプタ２７ａの発光部２７ｄと受光部２７ｅとが円盤
２７ｂの表側と裏側にそれぞれ対面して設けられる。

【００４０】図７（Ｂ）に示すように、フォトインタラ
プタ２７ａの発光部２７ｄから円盤に対して照射される
光がスリット２７ｃを通過して受光部２７ｅにおいて受
光される。受光部２７ｅではスリット２７ｃを通過する
光（パルス）を受光し、カウントする。図７（Ｃ）に示
すようにモータの１回転でｎ個のパルスを検出する。こ
のようにして速度センサ２７は今回の同期信号入力時か
ら次の同期信号が入力されるまでの間のパルス数をカウ
ントし、モータパルス（以下、ＭＰと呼ぶ）として制御
部２０ａへ出力する。

【００４１】制御部２０ａは速度指令値から決定される
ＭＤＲによって到達すべき回転数（目標値）と実際のモ
ータの回転数ＭＰとの誤差である速度誤差を算出する。
そして速度誤差に応じてトランジスタＴｒ１の導通時間
Ｔｍを調整する。

【００４２】本実施の形態では導通時間Ｔｍを調整する
ため、モード別のＭＤＲ調整テーブルがＲＯＭ３４に複
数記憶されている。例えば、図８に示すようにＲＯＭ３
４には異なる比例ゲインＧｐ１〜Ｇｐ４のＭＤＲ調整テ
ーブルと異なる積分ゲインＧｉ１〜Ｇｉ４のＭＤＲ調整
テーブルとが記憶されている。深夜モード（フラグ＝
１）では比例ゲインＧｐ１のテーブルと積分ゲインＧｉ
１のテーブルが選択される。静音モード（フラグ＝２）
では比例ゲインＧｐ２のテーブルと積分ゲインＧｉ２の
テーブルが選択される。やや厚物モード（フラグ＝３）
では比例ゲインＧｐ３のテーブルと積分ゲインＧｉ３の
テーブルが選択される。厚物モード（フラグ＝４）では
比例ゲインＧｐ４のテーブルと積分ゲインＧｉ４のテー
ブルが選択される。

【００４３】制御装置２０は、ＲＯＭ３４に記憶されて
いる複数のＭＤＲ調整テーブルの中からモードに対応す
る比例ゲインＧｐが設定されているテーブルを選択す
る。そして、速度誤差に対応する時間Ｔｐをトランジス
タＴｒ１の導通時間Ｔｍに加算または減算する。図９に
示すように各ＭＤＲ調整テーブルには速度誤差ｍ（パル
ス）に応じた調整時間Ｔｐ（μｓ）が設定されている。
速度誤差が大きい場合（図９の「ｍ以上」または「−ｍ
以下」）はトランジスタＴｒ１を全導通または全非導通
するように制御してもよい。このＭＤＲ調整テーブルで
は各Ｔｐの差Δｔｐが比例ゲインＧｐを表している。こ
のような比例ゲインを用いた制御はＰ制御に相当する。

【００４４】また、積分ゲインＧｉを用いたＩ制御に相
当する制御を行う場合は、同様に同期信号の入力毎に速
度誤差を算出し、速度誤差に応じてトランジスタＴｒ１
の導通時間Ｔｍを調整する。具体的には、ＲＯＭ３４に
記憶されている複数のＭＤＲ調整テーブルの中からモー
ドに対応する積分ゲインＧｉが設定されているテーブル
を選択し、速度誤差に対応する時間Ｔｉをトランジスタ
Ｔｒ１の導通時間Ｔｍに加算または減算し、新たなＭＤ
Ｒとする。図１０に示すように各ＭＤＲ調整テーブルに
は速度誤差ｍ（パルス）に応じた調整時間Ｔｉ（μｓ）
が設定されている。このＭＤＲ調整テーブルでは各Ｔｉ
の差Δｔｉが積分ゲインＧｉを表している。Ｐ制御と異
なる点はＴｍ＝Ｔｍ＋Ｔｉとし、基準時間のＴｍそのも
のを順次書き換えるところにある。Ｉ制御では累積的に
導通時間を増加（または減少）するので比較的迅速に目
標値に到達できる。実際のメインモータ制御では上述の
Ｐ制御とＩ制御とを組み合わせて行うことが望ましい。
この場合には、小さいゲインを選択してモータの静音性
を向上した場合にも、Ｉ制御によってモータ速度の応答
性を補完できる。

【００４５】以上のように制御部２０ａはモードの切替
を受け付け、メインモータ２６のフィードバック制御に
おけるゲインをモード別に切り替える。

【００４６】また、刺繍装置６を用いる場合は、制御装
置２０はＳＴＭドライバ２８，３０に制御信号を出力し
てＳＴＭを駆動し、刺繍装置６の刺繍枠７を針棒に対し
て相対移動させている。その駆動タイミングは針棒が上
位置、例えば針棒上死点を０度として２８７°〜１１０
°の位相である。この位相で駆動できる時間はミシン１
の速度で決定される。そのためＳＴＭの駆動周波数はミ
シン１の速度に依存する。

【００４７】そこで、本実施の形態ではモード切替によ
ってメインモータ制御のゲインが切り替えられると同時
に、ゲインに応じてミシンの最高速度を制限し、小さい
ゲインが選択された場合は最高速度を低速とし、大きい
ゲインが選択された場合は最高速度を高速とする。そし
てゲインが小さい場合に最高速度が低く制限された場合
は、各種ＳＴＭの駆動ステップ角についてもマイクロス
テップのように細かいステップに変更する。

【００４８】次に、図１１〜図１２を参照してモード切
替によるＳＴＭ制御について説明する。図１１は制御部
２０ａによるＳＴＭの制御を説明する図である。この図
１１に示すように、ＳＴＭドライバ２８，３０，３２は
ＶrefA端子及びＶrefB端子を備えており、制御部２０ａ
は各端子ＶrefA，ＶrefBに入力する電圧の大きさによっ
てＳＴＭ２９，３１，３３の相電流を制御する。図１１
に示す例では各端子ＶrefA，ＶrefBに入力する電圧値を
８段階に切り替えるため、３ビットの信号を８ビットに
デコードするデコーダ７０と、トランジスタＴｒ_A1〜Ｔ
ｒ_A8，Ｔｒ_B1〜Ｔｒ_B8、それぞれ異なる抵抗値を有する
抵抗ｒ_A1〜ｒ_A8，ｒ_B1〜ｒ_B8が設けられている。

【００４９】各端子ＶrefA，ＶrefBに入力する電圧値を
指定する信号である３ビットの信号がそれぞれ制御部２
０ａから出力されると、各デコーダ７０は後述するＳＴ
Ｍの駆動テーブルＳＴＢに基づいて８ビットの信号にデ
コードして、Ｔｒ_A1〜Ｔｒ_A8、Ｔｒ_B1〜Ｔｒ_B8のうち何
れかをＯＮする。

【００５０】図１２はＳＴＭの駆動テーブルＳＴＢの一
例である。ＳＴＭの駆動テーブルＳＴＢは制御部２０ａ
から出力される３ビット信号と、入力電圧とを関連付け
るテーブルであり、モード別にそれぞれ用意される。例
えば、「深夜モード（フラグ＝１）」ではマイクロステ
ップ用テーブルＳＴＢ１、「静音モード（フラグ＝
２）」ではｗ１−２相用テーブルＳＴＢ２、「やや厚布
モード（フラグ＝３）」では１−２相用テーブルＳＴＢ
３、「厚布モード（フラグ＝４）」では２相用テーブル
ＳＴＢ４を用いる。つまり、メインモータ２６のフィー
ドバック制御におけるゲインの小さいモードであるほど
細かい駆動ステップ角となるように制御することによ
り、静音化に効果がある。図１２に示すようにＶrefA端
子に印加する電圧を指示する信号として、例えば「００
０」という３ビットの信号が出力されるとトランジスタ
ＴｒＡ１がＯＮされ、ＶrefA端子への入力電圧は次式
（１）となる。

【００５１】ＶrefA≒Ｖｃｃ×ｒ_A1／（Ｒ_A＋ｒ_A1）・・・（１）

【００５２】次に、図１３〜図１４を参照して、本実施
の形態のミシン１の動作を説明する。まず、作業者によ
ってスライドボリューム１６が操作されるとスライドボ
リューム１６から出力される電圧値がＡ／Ｄ変換器２３
によってＡ／Ｄ変換され、速度指令値として制御部２０
ａへ出力される。次にモード切替スイッチ１４における
モード切替操作を受け付ける。制御部２０ａはモード切
替スイッチ１４の押下操作を検出すると、押下操作の都
度、図１３に示すテーブル選択処理を実行する。

【００５３】図１３はテーブル選択処理を説明するフロ
ーチャートである。テーブル選択処理において、制御部
２０ａは切り替えられたモードに応じたフラグを設定す
る（ステップＳ１）。そして、設定されたフラグの値に
応じて、参照するＭＤＲ調整テーブルを選択し、最高速
度を設定し、ＳＴＭの駆動テーブルを選択する。

【００５４】具体的には、フラグ＝１の場合（深夜モー
ド）は（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、比例ゲインとしてＧ
ｐ１、積分ゲインとしてＧｉ１が設定されているＭＤＲ
調整テーブルを選択する。また、ミシン１の最高速度を
Ｎｍ１に設定する。更にＳＴＭの駆動テーブルＳＴＢ１
を選択し、マイクロステップ駆動とする（ステップＳ
３）。

【００５５】フラグ＝２の場合（静音モード）は（ステ
ップＳ４；Ｙｅｓ）、比例ゲインとしてＧｐ２、積分ゲ
インとしてＧｉ２が設定されているＭＤＲ調整テーブル
を選択する。また、ミシン１の最高速度をＮｍ２に設定
する。更にＳＴＭの駆動テーブルＳＴＢ２を選択し、ｗ
１−２相とする（ステップＳ５）。

【００５６】フラグ＝３の場合（やや厚物モード）は
（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、比例ゲインとしてＧｐ３、
積分ゲインとしてＧｉ３が設定されているＭＤＲ調整テ
ーブルを選択する。また、ミシン１の最高速度をＮｍ３
に設定する。更にＳＴＭの駆動テーブルＳＴＢ３を選択
し、１−２相とする（ステップＳ７）。

【００５７】フラグ＝４の場合（厚物モード）は（ステ
ップＳ８；Ｙｅｓ）、比例ゲインとしてＧｐ４、積分ゲ
インとしてＧｉ４が設定されているＭＤＲ調整テーブル
を選択する。また、ミシン１の最高速度をＮｍ４に設定
する。更にＳＴＭの駆動テーブルＳＴＢ４を選択し、２
相とする（ステップＳ９）。フラグが「１」〜「４」に
設定されていない場合はモード選択がなされていないた
め、エラーメッセージを表示したり、ビープ音を発生し
てモード選択を促す。

【００５８】テーブル選択処理が終了すると、制御部２
０ａは、選択されたモードやモードに応じて最高速度が
制限された旨や決定された最高速度等を文字や画像にて
表示部１２に表示する。図１４は表示部１２に表示され
るモード表示画面の例を示す図である。例えば、深夜モ
ードに設定された場合は図１４（Ａ）に示すように「深
夜モード」に設定されている旨を文字１２ａや画像１２
ｂで表示する。また最高速度１２ｃも表示する。静音モ
ードに設定された場合は図１４（Ｂ）に示すように「静
音モード」に設定されている旨を文字１２ｄや画像１２
ｅで表示する。また最高速度１２ｆも表示する。

【００５９】その後、スタート／ストップボタン１５が
操作されると、制御部２０ａは速度指令値に応じたＭＤ
Ｒを図６に示すＭＤＲテーブルを参照して出力し、メイ
ンモータ２６を駆動制御して縫製動作を開始する。また
上述のテーブル選択処理において選択されたＳＴＭ駆動
テーブルＳＴＢに従ってＳＴＭ２９，３１，３３を駆動
する。メインモータ２６が駆動開始されると、速度セン
サ２７はメインモータ２６の実際の回転数ＭＰを検出
し、回転数の目標値との速度誤差を算出する。そして、
また上述のテーブル選択処理において選択されたＭＤＲ
調整テーブル（Ｐ制御及びＩ制御）に従って速度誤差を
無くすようにＭＤＲを調整する。

【００６０】その後、スタート／ストップボタン１５の
操作を検出するまで、メインモータ２６の駆動、速度誤
差の計算、ＭＤＲの調整といった処理を繰り返し、スタ
ート／ストップボタン１５の操作を検出すると縫製動作
を停止する。なお、一旦縫製動作を開始すると、停止す
るまでモードの切替操作を無効とする。

【００６１】以上説明したように、本実施の形態のミシ
ン１はＲＯＭ３４にゲインの異なるＭＤＲ調整テーブル
を複数記憶しており、モード切替スイッチ１４の操作に
よってモードの切替を可能とする。そして制御装置２０
は選択されたモードに応じてゲインを変更し、変更され
たゲインを用いてフィードバック制御（Ｐ制御またはＩ
制御）を行い、メインモータ２６の速度誤差を無くすよ
うに制御する。また選択されたモードに応じてミシン１
の最高速度を制限する。

【００６２】更に、制御部２０ａは選択されたモードに
応じて刺繍装置６のＳＴＭ２９，３１や針振り用ＳＴＭ
３３の駆動ステップ数または駆動周波数を決定する。す
なわち、深夜モードでは、ゲインを小さくしてメインモ
ータ２６の静音性を高め、駆動ステップ数を細かくして
ＳＴＭ２９，３１，３３の静音性を高める。また、逆に
厚物モードでは厚物を縫製できるようにゲインを大きく
して応答性を高める。

【００６３】従って、ミシン１の使用目的に応じた静音
性を得ることが可能となる。例えば、深夜に薄布を縫製
したり刺繍をするためにミシン１を使用する場合には静
音性を最優先に考慮し深夜モードに切り替え、ゲインを
小さくして使用することができ、また厚物を縫製する場
合は厚物モードに切り替えてゲインを大きくし、厚物を
縫製できないという実用上の不都合を無くすことができ
る。

【００６４】また、比例ゲインＧｐを用いたフィードバ
ック制御（Ｐ制御）に、積分ゲインＧｉを用いたＩ制御
を組み合わせることにより、ミシン１の静音性のみなら
ず応答性を補完できるようになる。また、モードに応じ
てミシン１の最高速度を制限し、その最高速度に対応付
けてＳＴＭの駆動周波数や駆動ステップ角を変更するの
で低騒音でＳＴＭを駆動できる。

【００６５】また、ミシン運転中はモード切替スイッチ
１４の操作を無効とし、モード切替を受け付けないよう
にしたので、ＳＴＭ２９，３１，３３の脱調を防ぐこと
ができる。そして、表示部１２には選択されているモー
ドやモードに応じた最高速度等が表示されるので、作業
者はどのモードに設定したか、最高速度はどの程度かを
容易に確認しながら安心して作業でき、使用しやすいミ
シンを提供することができる。

【００６６】なお、上述の実施の形態では、メインモー
タ２６の制御として導通角制御（位相制御）を用いる例
を示したが、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス
幅変調）制御を用いた場合にも同様の効果を得ることが
できる。この場合はＭＤＲ調整テーブルを複数設定する
のと同様に、ＰＷＭの時間テーブルをモード別に複数設
定すればよい。

【００６７】また、上述の実施の形態ではメインモータ
２６の制御としてＭＤＲの調整時間を設定したＭＤＲ調
整テーブルを用いる例を示したが、これに限定されるも
のではなく、演算によってＭＤＲの調整値を算出するよ
うにしてもよい。また、比例ゲインＧｐが設定されたＰ
制御用のＭＤＲ調整テーブル及び積分ゲインＧｉが設定
されたＩ制御用のＭＤＲ調整テーブルを組み合わせて用
いる例を示したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、Ｐ制御とＩ制御とを別個に実施するものとしても
よい。

【００６８】また、モードの切替は、モード切替スイッ
チ１４の押下操作によって４段階に切り替える例を示し
たが、例えば、モード切替スイッチ１４を設けずに、マ
イクロスイッチ３６を用いた刺繍モード／実用モードの
２段階のモード切替としてもよい。

【００６９】図２に破線で示すように、刺繍装置６のミ
シン１本体と接する面にマイクロスイッチ３６を設け、
刺繍装置６が装着された状態でマイクロスイッチ３６が
ＯＮし、離脱するとＯＦＦするものとする。マイクロス
イッチ３６がＯＮ、つまり刺繍装置６が装着されると、
制御部２０ａはモードを刺繍モードに切り替え、マイク
ロスイッチ３６がＯＦＦ、つまり刺繍装置６が外される
と、制御部２０ａはモードを実用モードに切り替える。

【００７０】刺繍は一般に薄布に対して縫製され、安定
した速度で動作することが望まれることを考慮して、刺
繍モードでは静音性を優先して小さなゲインのＭＤＲ調
整テーブルを用いる。また、ミシン１の最高速度を比較
的低速に制限し、ＳＴＭをマイクロステップ駆動とす
る。例えば、上述の「深夜モード」と同様とする。実用
モードでは厚物を縫製することを考慮して応答性を優先
し比較的大きなゲインのＭＤＲ調整テーブルを用いる。
また、ミシン１の最高速度を高速にし、ＳＴＭを２相や
１−２相とする。例えば、上述の「厚物モード」や「や
や厚物モード」と同様とする。

【００７１】また、モード切替スイッチ１４とマイクロ
スイッチ３６をともに設け、刺繍装置６が装着された場
合は刺繍モードに自動的に設定して、モード切替スイッ
チ１４によるモード切替操作を無効とし、刺繍装置６が
外されて実用モードに設定した場合は、更にモード切替
スイッチ１４によるモード切替操作を受付け、用途に応
じたモード切替を可能としてもよい。

【００７２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、入力手段
によって入力された速度指令値と速度検出手段によって
検出されるモータの速度との誤差を無くすように、制御
手段によってモータの速度を加減速するミシンにおい
て、切替操作手段によって、モード切替として前記モー
タの速度が速度指令値へ到達するまでの応答速度を切り
替えることができるため、使用目的に適合した静音性を
得ることができる。

【００７３】請求項２記載の発明によれば、モードを切
り替えると前記制御手段によってモータの最高速度を制
限し、その最高速度に関連付けてステッピングモータの
駆動周波数または駆動ステップ角を変更できるので低騒
音でステッピングモータを駆動できる。

【００７４】請求項３記載の発明によれば、ミシン運転
中は切替操作手段に対するモード切替操作を無効にでき
るので、ステッピングモータの脱調を防止することがで
きる。

【００７５】請求項４記載の発明によれば、モードが切
り替えられた旨をモード報知手段によって表示手段に表
示できるので、容易に現在のモードを確認することがで
き、安心してミシンを使用できる。

【００７６】請求項５記載の発明によれば、最高速度報
知手段によって最高速度を制限した旨または最高速度を
連想可能な表示内容を前記表示手段に表示するので、容
易に最高速度を確認することができ、安心してミシンを
使用できる。

【００７７】請求項６記載の発明によれば、刺繍装置が
ミシン本体に装着された際に制御手段によって、自動的
に刺繍用のモードに切り替えることができるので、モー
ドを切り替える操作を行う必要がなくなり、容易かつ快
適にミシンを使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態のミシン１の外観を示す図であ
る。

【図２】刺繍装置６をミシン本体から取り外した状態を
示す図である。

【図３】ミシン１の制御系を説明するブロック図であ
る。

【図４】メインモータのフィードバック制御を説明する
ためのブロック線図である。

【図５】メインモータ２６に印加する全波整流波及びト
ランジスタＴｒ１の導通角を説明する図であり、（Ａ）
は高速運転時、（Ｂ）は低速運転時を示す。

【図６】ＭＤＲテーブルの一例である。

【図７】速度センサ２７による速度検出について説明す
る図であり、（Ａ）は速度センサ２７の構成を説明する
斜視図、（Ｂ）は速度センサ２７の側面図、（Ｃ）は速
度センサ２７によって検出されるモータパルス（ＭＰ）
を説明する図である。

【図８】モードとＭＤＲ調整テーブルとの対応を示す図
である。

【図９】比例ゲインＧｐを用いたＭＤＲ調整テーブルの
一例である。

【図１０】積分ゲインＧｉを用いたＭＤＲ調整テーブル
の一例である。

【図１１】制御部２０ａによるＳＴＭの制御を説明する
図である。

【図１２】ＳＴＭの駆動テーブルＳＴＢの一例である。

【図１３】テーブル選択処理を説明するフローチャート
である。

【図１４】表示部１２に表示されるモード別の表示画面
例である。

【符号の説明】

１ミシン２ミシン胴部３ミシンアーム５フリーアーム部６刺繍装置７刺繍枠８布９布押え１０針１１蓋１２ＬＣＤ１３操作入力部（タッチパネル）１４モード切替スイッチ１５スタート／ストップボタン１６スライドボリューム（速度指令部）１７メモリカード２０制御装置２１ＬＣＤコントローラ２２ＬＣＤドライバ２３Ａ／Ｄ変換器２４絶縁手段２５ドライバ２６メインモータ２７速度センサ２８ＳＴＭドライバ２９ＳＴＭ（Ｘ軸駆動用）３０ＳＴＭドライバ３１ＳＴＭ（Ｙ軸駆動用）３２ＳＴＭドライバ３３針振りＳＴＭ３４ＲＯＭ３５ＲＡＭ３６ゲイン切替用マイクロスイッチ６１コネクタ６２コネクタ

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ミシンの主軸を駆動するモータと、速度指
令値を入力する入力手段と、前記モータの速度を検出す
る速度検出手段と、これらの値に関連してモータの速度
を加減速させる制御手段とを備えたミシンにおいて、モード切替として前記モータの速度が速度指令値へ到達
するまでの応答速度を切り替える切替操作手段を備える
ことを特徴とするミシン。
【請求項２】縫製等のためのステッピングモータを更に
備え、前記制御手段は、前記切替操作手段によるモード切替の
際に更にモードに応じて前記モータの最高速度を制限す
るとともに、前記ステッピングモータの駆動周波数また
は駆動ステップ角を前記最高速度に応じて変更すること
を特徴とする請求項１記載のミシン。
【請求項３】前記制御手段は、ミシン運転中は前記切替
操作手段の操作を無効とすることを特徴とする請求項１
または２に記載のミシン。
【請求項４】各種データを表示する表示手段と、前記切替操作手段によってモードが切り替えられた旨を
前記表示手段にて報知するモード報知手段と、を更に備えることを特徴とする請求項１記載のミシン。
【請求項５】各種データを表示する表示手段と、前記制御手段によって前記モータの最高速度を制限した
旨または最高速度を連想可能な表示内容を前記表示手段
にて報知する最高速度報知手段と、を更に備えることを特徴とする請求項２記載のミシン。
【請求項６】ミシン本体に着脱可能な刺繍装置を更に備
え、前記制御手段は、この刺繍装置がミシン本体に装着され
た際に自動的に刺繍用のモードに切り替えることを特徴
とする請求項１から５のいずれかに記載のミシン。