JP2005328972A - ミシンモータの制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 安価で粗い分解能のエンコーダを用いて、ミシンモータの目標停止位置に対する停止位置精度を格段に高めることができるようにすること。
【解決手段】 ミシンの主軸を回転駆動するブラシレスモータからなるミシンモータを駆動制御する場合に、目標停止位置の前後の所定範囲を複数の回転位置エリア（−１エリア、−２エリア、目標エリア、＋１エリア、＋２エリア）に区分し、縫製処理の終了に伴って、ミシン主軸を所定の目標停止位置に停止させる為に、ミシンモータの回転速度が減速されて所定値以下になった状態において、ミシン主軸が約0.5 °回転する毎に、主軸の現在位置と目標停止位置との角度差に応じて、つまり現在回転位置が属する回転位置エリアと、前回及び前々回の回転方向とに応じた磁界強さ（電流値Ｉ１，Ｉ２）と、励磁方向（順方向Ｆ又は逆方向Ｒ）の駆動パルスをミシンモータに出力する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ミシンモータの制御装置及びその制御方法に関し、特に縫製終了後におけるミシンモータの回転を目標停止位置に精度よく停止させるものに関する。

従来、刺繍ミシンや本縫いミシン等の各種のミシンにおいては、ミシンモータはブラシレスモータで構成される場合が多く、縫製中においてはフィードバック制御をしながらミシンモータの回転速度が設定速度となるように駆動制御するようにしている。一方、縫製停止スイッチが操作されて縫製処理が終了した場合には、ミシンモータの回転を、針棒を最上位置で停止させる停止制御が実行されるようになっている。

例えば、特許第２６５３５６７号公報に記載のミシンの針位置保持制御装置は、そのモータ駆動回路において、モータ制御手段からのデジタルモータ駆動電流制限値信号からアナログモータ駆動電流制限値信号を作成するＤ／Ａコンバータと、モータ電流検出値が制限値信号を超えないように電流制限を行う電流制限回路と、モータへ供給する電力を出力するモータドライバを有し、ミシンモータが駆動された場合、或いはミシンモータの駆動を停止させる場合には、エンコーダからエンコーダパルスが入力される毎に、次のエンコーダパルスが入力されるまで用いる制限値信号を演算で求め、モータ電流検出値がその制限値信号を超えないように階段状に電流制御を行うようにしてある（例えば、特許文献１参照）。

特許第２６５３５６７号公報 （第２〜３頁、図２、図４）

前記特許文献１に記載のミシンの針位置保持制御装置においては、縫製終了に伴ってモータの駆動を停止させる場合に、例えば、針上位置でミシンモータを停止させる目標停止位置が決定されてはいるものの、主軸の回転摩擦や慣性力等の駆動要素にバラツキがあり、しかも外気温度の高さによっても潤滑油の粘性抵抗が異なるため、停止位置精度を高めることが非常に困難である。

そこで、最終的にミシンモータの励磁を停止させるミシンモータの回転速度を低く設定し、速度フィードバックを行う制御対象の電流制限の領域を拡大することが考えられる。しかし、エンコーダからエンコーダパルスが入力される毎に、次のエンコーダパルスが入力されるまで用いる制限値信号を演算で求め、モータ電流検出値がその制限値信号を超えないように階段状に電流制御を行う場合に、特に低速においてはエンコーダパルスの間隔が長くなるため、次のエンコーダパルスが入力するまで電流値を変更できず、そのため目標停止位置を大きく超えるオーバーシュートが発生するようになる。

特に、停止直前で糸切り機構により糸切断を行う場合であって、ミシンモータがオーバーシュートして停止するような場合には、天秤の上昇移動により、糸切断後の上糸端部の糸量が規定長さより短くなるため、次回の縫製開始時に、上糸が縫針の目孔から抜ける糸抜けが起こり易いこと、更に、電流制御のための電流検出器を設けるため、モータ駆動回路が高価になること、等の問題がある。

請求項１に係るミシンモータの制御装置は、ミシンの主軸を回転駆動するブラシレスモータからなるミシンモータの制御装置において、主軸が所定小角度回転する毎にエンコーダパルスを出力するエンコーダ手段と、エンコーダ手段からエンコーダパルスを受けてミシンモータの回転速度を検知する速度検知手段と、エンコーダ手段と速度検知手段の出力を受け、主軸を所定の目標停止位置に停止させる為にミシンモータが減速され且つミシンモータの回転速度が所定値以下になった状態において、主軸が設定角度回転する毎に、１つの駆動パルスをミシンモータに出力する制御信号を発生させる制御手段とを備えたものである。

請求項２に係るミシンモータの制御装置は、請求項１の発明において、前記制御手段で発生させる駆動パルスは、前記主軸の現在位置と目標停止位置との角度差に応じた強さと励磁方向を含むものである。

請求項３に係るミシンモータの制御装置は、請求項１又は２の発明において、前記制御手段は、主軸の現在位置と目標停止位置との角度差が設定値以下になった状態では駆動パルスを出力しない制御信号を発生させるものである。

請求項４に係るミシンモータの制御装置は、請求項３の発明において、前記目標停止位置の付近には、制御手段が制御信号を発生しない不感帯エリアが設定されるものである。

請求項５に係るミシンモータの制御装置は、請求項２〜４の何れかの発明において、前記制御手段は、目標停止位置の前後の所定範囲を複数エリアに区分し、各エリア内では同じ駆動パルスを出力する制御信号を発生させるものである。

請求項６に係るミシンモータの制御装置は、請求項１〜５の何れかの発明において、前記制御手段は、エンコーダパルスを受ける毎に、制御信号を出力するものである。

請求項７に係るミシンモータの制御装置は、請求項１〜６の何れかの発明において、前記制御手段は、縫製動作の終了に伴って制御信号を発生させる制御を開始後、所定時間経過後には、この制御を中止するものである。

請求項８に係るミシンモータの制御方法は、ミシンの主軸を回転駆動するブラシレスモータからなるミシンモータの制御方法において、主軸が所定小角度回転する毎にエンコーダパルスを出力するエンコーダ手段と、エンコーダ手段からエンコーダパルスを受けてミシンモータの回転速度を検知する速度検知手段とを予め設け、エンコーダ手段と速度検知手段の出力を受け、主軸を所定の目標停止位置に停止させる為にミシンモータが減速され且つミシンモータの回転速度が所定値以下になった状態において、主軸が設定角度回転する毎に、１つの駆動パルスをミシンモータに出力するものである。

請求項９に係るミシンモータの制御方法は、請求項８の発明において、前記駆動パルスの発生に際して、主軸の現在位置と目標停止位置との角度差に応じた強さと励磁方向を包含させるものである。

請求項１の発明によれば、ミシンの主軸を回転駆動するブラシレスモータからなるミシンモータの制御装置において、エンコーダ手段と、速度検知手段と、制御手段とを備えたので、ミシンモータの回転速度が所定値以下にまで遅くなったときに、主軸が所定角度回転する毎に、１つの駆動パルスを発生せさるための制御信号に基づいて、ミシンモータが駆動パルスで駆動されるため、ミシンモータの回転駆動力は、回転が停止しない状態で且つ大きくないため、ミシンモータの回転が徐々に停止するようになり、目標停止位置から大きく外れる位置ズレを極力防止することができ、ミシン主軸を所定の目標停止位置に精度よく停止させることができる。

このように、ミシンモータをオープンループ的に制御し、ミシンモータの目標停止位置からの位置ズレを回避できるようになるため、ミシンモータの停止直前で糸切り機構により糸切断を行う場合でも、糸切断後の上糸端部の糸量を充分に確保できるため、次回の縫製開始時における糸抜けを確実に防止することができる。更に、オープンループ的に駆動制御するため、電流制御のための電流検出器を設ける必要がなく、モータ駆動回路を簡単な構成にでき、しかも低コスト化が可能になる。

請求項２の発明によれば、前記制御手段で発生させる駆動パルスは、主軸の現在位置と目標停止位置との角度差に応じた強さと励磁方向を含むので、主軸の現在位置と目標停止位置との角度差に応じた強さと励磁方向を含む駆動パルスにより、エンコーダパルスの分解能が低い状態であっても、ミシンモータの目標停止位置に対する停止制御の敏捷性を格段に高めることができる。その他請求項１と同様の効果を奏する。

請求項３の発明によれば、前記制御手段は、主軸の現在位置と目標停止位置との角度差が設定値以下になった状態では駆動パルスを出力しない制御信号を発生させるので、目標停止位置付近におけるミシンモータの駆動パルスによる駆動を停止して、ミシンモータの惰性だけで停止させることができるため、目標停止位置で停止させ易く、停止精度を高めることができる。その他請求項１又は２と同様の効果を奏する。

請求項４の発明によれば、前記目標停止位置の付近には、制御手段が制御信号を発生しない不感帯エリアが設定されるので、その不感帯エリアを有効利用して、ミシンモータのオーバーシュートを極力回避でき、ミシンモータの停止精度をより高めることができる。その他請求項３と同様の効果を奏する。

請求項５の発明によれば、前記制御手段は、目標停止位置の前後の所定範囲を複数エリアに区分し、各エリア内では同じ駆動パルスを出力する制御信号を発生させるので、ミシンモータの回転途中における回転位置が、何れのエリアに属するかで、目標停止位置までなのか、或いは目標停止位置を超えているのかを容易に判定でき、回転途中のエリアに応じた磁界の強さ（電流の強さ）や励磁方向を適宜正確に決定でき、ミシンモータの駆動制御を現在位置に応じた制御量で、適宜、適切に行うことができる。その他請求項２〜４の何れかと同様の効果を奏する。

請求項６の発明によれば、前記制御手段は、エンコーダパルスを受ける毎に、制御信号を出力するので、駆動パルスのための制御信号をエンコーダパルスに同期させて出力でき、ミシンモータの駆動制御を簡単化させることができる。その他請求項１〜５の何れかと同様の効果を奏する。

請求項７の発明によれば、前記制御手段は、縫製動作の終了に伴って制御信号を発生させる制御を開始後、所定時間経過後には、この制御を中止するので、ミシンモータが停止した状態で所定時間が経過した場合、この時点でハンドプーリを手動操作する等、主軸の回転操作を何ら問題なく容易に行うことができる。その他請求項１〜６の何れかと同様の効果を奏する。

請求項８の発明によれば、主軸が所定小角度回転する毎にエンコーダパルスを出力するエンコーダ手段と、エンコーダ手段からエンコーダパルスを受けてミシンモータの回転速度を検知する速度検知手段とを予め設け、エンコーダ手段と速度検知手段の出力を受け、主軸を所定の目標停止位置に停止させる為にミシンモータが減速され且つミシンモータの回転速度が所定値以下になった状態において、主軸が設定角度回転する毎に、１つの駆動パルスをミシンモータに出力するので、前記請求項１と同様の効果が得られる。

請求項９の発明によれば、前記駆動パルスの発生に際して、主軸の現在位置と目標停止位置との角度差に応じた強さと励磁方向を包含させるので、前記請求項２と同様の効果が得られる。その他請求項８と同様の効果を奏する。

本実施形態におけるミシンモータの制御装置は、ミシンモータをブラシレスモータで構成し、主軸の回転速度が所定速度まで低下したときに、現在位置と目標停止位置との角度差に応じた磁界の強さと励磁方向を有する駆動パルスを、エンコーダパルスに同期させてミシンモータに供給するようにし、ミシンモータの回転を目標停止位置付近に精度良く停止できるようにしてある。

先ず、図１に示すように、刺繍縫いが可能な刺繍ミシンＭについて、簡単に説明する。この刺繍ミシンＭは、通常の家庭用の電子制御ミシンと同様のもので、ベッド部１と、ベッド部１の右端部から立設された脚柱部２と、脚柱部２の上端からミシンベッド部１に対向するように左方へ延びるアーム部３を有する。

ベッド部１には、送り歯を上下動させる送り歯上下動機構（図示略）及び前後動させる送り歯前後動機構（図示略）、下糸ボビンを収容し縫針６と協働する糸輪捕捉器（例えば、水平釜）、糸切り機構等が設けられている。脚柱部２の側面側には、オプション的に追加される多数の刺繍模様の模様データ（縫製データと模様表示データ）を記録したＲＯＭカード９を、内部のカード用コネクタ１３（図２参照）に接続する為のカード用スロット２ａが形成されている。

アーム部３には、ミシンモータ４０で回転駆動される左右方向に延びるミシン主軸７と、このミシン主軸７を作業者により手動操作で回転可能なハンドプーリ８と、下端に縫針６を装着した針棒５を上下動させる針棒駆動機構と、針棒５を布送り方向と直交する方向に揺動させる針棒揺動機構（図示略）と、天秤を針棒５の上下動に調時して上下動させる天秤駆動機構（図示略）等が設けられている。

尚、送り歯上下動機構と針棒上下動機構とは、ミシンモータ４０で回転されるミシン主軸７により駆動されるが、針棒揺動機構は針棒揺動用ステッピングモータ４１で独立して駆動されるとともに、送り歯前後動機構は送り歯前後駆動用ステッピングモータ４２で独立的に駆動される（図２参照）

アーム部３の頭部４には、縫製作業の起動と停止を指令する起動停止スイッチ１２が設けられている。アーム部３の前面には大型でカラーの液晶ディスプレイ（以下、単にカラーディスプレイという）１０が設けられ、このカラーディスプレイ１０には、実用模様や刺繍模様等の種々の縫目模様や各種の機能名、更には模様や種々のメッセージ等が表示される。このカラーディスプレイ１０の前面には、複数の刺繍模様や模様名や機能を示す機能名の表示位置の各々に対応させて、透明電極からなるタッチキー１１がマトリックス状に設けられている。

それ故、縫製に供する所望の刺繍模様の選択や機能の指示を、これら刺繍模様や機能名に対応するタッチキー１１を押圧操作することで実現することができる。ベッド部１の左端側部分には、通称フリーアームと称されるフリーベッド部１ａが配設され、このフリーベッド部１ａに刺繍枠駆動機構１５が着脱可能に装着される。

刺繍枠駆動機構１５には、刺繍枠１６をＸ方向（左右方向）とＹ方向（前後方向）に夫々独立に駆動する。それ故、刺繍枠駆動機構１５には、Ｙ方向駆動機構を内蔵したＹ方向駆動部１７と、これをＸ方向（左右方向）へ駆動するＸ方向駆動機構と、Ｘ方向駆動機構を駆動するＸ送りモータ１８と、Ｙ方向駆動機構を駆動するＹ送りモータ１９（図２参照）とが設けられている。

刺繍枠駆動機構１５がフリーベッド部１ａに装着されると、Ｘ送りモータ１８とＹ送りモータ１９とがコネクタ１４を介して刺繍ミシンＭの制御装２５の出力インターフェース３１に電気的に接続され、制御装置２５によりＸ及びＹ送りモータ１８，１９が独立して駆動制御される。

図１に示すように、ミシン主軸７に回転位置検出板２０が固着され、この回転位置検出板２０の回転位置検出部を検出する回転位置検出センサ２１（図２参照）が設けられ、その回転位置検出部には、所定の分解能として、７２０個のスリットが所定間隔毎に放射状に形成されている。

即ち、ミシンモータ４０は、例えば、２極３コイルを用いたブラシレスモータ（３相モータ）からなり、ロータの回転位置を検出する磁気センサが３個設けられたものであり、図示外の転流回路により、固定子側コイルの電流切換えを行っている。回転位置検出センサ２１は、ミシン主軸７が所定小角毎として、0.5 °回転する毎に、エンコーダパルスを出力するので、ミシンモータ４０はこれら複数のエンコーダパルスに基づいて、モータ駆動制御プログラムにより駆動制御されるようになっている。ここで、これら回転位置検出板２０と回転位置検出センサ２１等からエンコーダ手段が構成されている。

それ故、ミシン主軸７が回転した場合、0.5 °回転する毎に回転位置検出センサ２１から出力されるエンコーダパルスがカウントされ、ミシン主軸７が１回転する毎に、カウントされたカウント値「７２０」がクリアされる。ここで、針棒５が最上位置のときのミシン主軸７の回転位相角を０°とすると、ミシンモータ４０を停止させる目標停止位置は、約５０°であり、針棒５が最上位置から若干下がり、天秤は上昇移動中である。

次に、刺繍ミシンＭの制御系について説明すると、図２に示すように、制御装置２５は、入力インターフェース２６と、ＣＰＵ２７とＲＯＭ２８及びＲＡＭ２９と電気的に書換え可能な不揮発性のフラッシュメモリ３０とを含むコンピュータと、出力インターフェース３１と、これらを相互に接続するデータバス等のバス３２と、駆動回路３３〜３６等を有する。

入力インターフェース２６には、起動停止スイッチ１２と、タッチキー１１と、ミシンモータ４０の回転位置（ミシン主軸７の回転位置）や回転速度を検出する回転位置検出センサ２１等が接続されている。

出力インターフェース３１には、これらモータ４０〜４２の為の駆動回路３３〜３５と、カラーディスプレイ（ＬＣＤ）１０の為のディスプレイコントローラ（ＬＣＤＣ）４３と、刺繍枠駆動機構１５のＸ送りモータ１８とＹ送りモータ１９の為の駆動回路３６とが接続されている。また、ＲＯＭカード９のＲＯＭ９ａはコネクタ１３を介してバス３２に直接接続されている。

ＲＯＭ２８には、各種の駆動機構を駆動制御するとともに、実用模様や刺繍模様を選択する模様選択制御や各種の表示制御を含む縫製制御プログラムに加えて、本願特有のミシンモータ制御の制御プログラム、ミシンモータ４０の回転速度を検知する速度検知制御プログラム（これら速度検知手段に相当する）等が予め格納されている。

ＲＯＭ２８には更に、図３に示すように、磁界強さ励磁方向テーブルが予め格納さている。その磁界強さ励磁方向テーブルにおいては、前回回転方向及び前々回回転方向と、目標停止位置付近における複数の回転位置エリアに対応させて、ブラシレスモータからなるミシンモータ４０を駆動する駆動パルスの為の制御信号の種類が記憶されている。

複数の回転位置エリアについて説明すると、図４に示すように、目標停止位置「５０°」を含む±１°の範囲に「目標エリア」が設けられ、その前後２°の範囲に「−１エリア」と「＋１エリア」が夫々設けられ、その前後７°の範囲に「−２エリア」と「＋２エリア」が夫々設けられ、それ以外は「対象外」である。

制御信号の種類について簡単に説明すると、右向きの細い矢印「→」は電流値Ｉ１で励磁方向として順方向(F) を指示し、右向きの太い矢印「→」は電流値Ｉ２で励磁方向として順方向(F) を指示する。一方、左向きの細い矢印「←」は電流値Ｉ１で励磁方向として逆方向(R) を指示し、左向きの太い矢印「←」は電流値Ｉ２で励磁方向として逆方向(R) を指示する。但し、「目標エリア」と、「−１エリア」及び「＋１エリア」の一部に「ＯＦＦ」で印した部位には、ミシンモータ４０に駆動パルスを出力する制御信号を出力しない不感帯エリアが設けられている。

ここで、順方向(F) とはミシンモータ４０の通常の回転方向であり、逆方向(R) とはミシンモータ４０の通常の回転方向とは逆の回転方向である。また、電流値Ｉ１は次のエンコーダパルスを受けるまでの回転力を及ぼす程度の大きさであり、Ｉ２は次のエンコーダパルスを受けても回転力を及ぼす大きさである。それ故、電流値Ｉ１＜電流値Ｉ２の関係である。ＲＡＭ４９には、ＣＰＵ４７で演算処理した演算結果を収容する各種メモリ、ポインタ、カウンタ等が、必要に応じて設けられている。

次に、制御装置２５で実行されるミシンモータ制御のルーチンについて、ミシンモータ４０の制御方法を含めて、図５のフローチャートに基づいて説明する。但し、図中の符号Ｓｉ（ｉ＝１１、１２、１３・・・）は各ステップである。

電源スイッチの操作により電源が投入さると、この制御が開始され、先ず、縫製に供する模様が設定されてから、起動停止スイッチ１２がＯＮ操作されると（Ｓ11：Yes ）、ミシンモータ４０が駆動される（Ｓ12）。このように、ミシンモータ４０の駆動により、縫製処理が実行される。この縫製処理においては、回転位置検出センサ２１から出力される0.5 °毎のエンコーダパルスに基づいて、予め設定された縫製速度となるように縫製制御が実行される。

ところで、縫製処理を終了する為に起動停止スイッチ１２がＯＦＦ操作されると（Ｓ13：Yes ）、ミシンモータ４０の回転速度が所定速度（例えば、50rpm)以下になるまで、減速処理が実行される（Ｓ14、Ｓ15：No）。ここで、この減速処理の実行中において、ミシンモータ４０の回転速度が約200rpmまで減速した時点で、糸切り機構により上糸と下糸とが同時に切断される。

ミシンモータ４０の回転速度が約50rpm まで減速したとき（Ｓ15：Yes ）、減速処理が中止され（Ｓ16）、ミシンモータ４０の停止処理（図６参照）が実行される（Ｓ17）。この停止処理制御が開始されると、先ず、ソフトタイマに所定時間（例えば、約１秒）がセットされる（Ｓ21）。次に、回転位置検出センサ２１から供給される複数のエンコーダパルスに基づいて、現在の回転位置(P0)が演算で求められる（Ｓ22）。

即ち、針棒５が最上位置（０°）に達して、エンコーダパルスのカウント値が「７２０」に達する毎にリセットされるため、現在の回転位置(P0)がエンコーダパルスのカウント値によって求められる。次に、現在回転位置(P0)が前回回転位置メモリに記憶され（Ｓ23）、その現在回転位置(P0)が前々回回転位置メモリにも記憶される（Ｓ24）。

次に、現在回転位置(P0)が前回回転位置(P1)とが照合され、次のエンコーダパルスが供給されない等しい場合であって（Ｓ25：No）、タイムアップしていない場合には（Ｓ31：No）、Ｓ25〜Ｓ31が繰返して実行される。ところで、次以降のエンコーダパルスが供給された場合であって、現在回転位置(P0)と前回回転位置(P1)とが異なる場合には（Ｓ25：Yes ）、ミシンモータ４０の回転方向を判定する判定処理（図７参照）が実行される（Ｓ26）。

この制御が開始されると、先ず、現在回転位置(P0)の方が前回回転位置(P1)よりも大きい場合、つまり順方向に回転している場合であって（Ｓ41：Yes ）、しかも前回回転位置(P1)の方が前々回回転位置(P2)よりも大きい場合、つまり順方向に回転している場合には（Ｓ42：Yes ）、回転方向は、前々回が「Ｆ」であり前回が「Ｆ」のように判定される（Ｓ43）。しかし、前回回転位置(P1)が前々回回転位置(P2)以下の場合、つまり逆方向に戻っている場合には（Ｓ42：No）、回転方向は前々回が「Ｒ」であり前回が「Ｆ」のように判定される（Ｓ44）。

一方、現在回転位置(P0)が前回回転位置(P1)以下の場合、つまり逆方向に戻っている場合であって（Ｓ41：No）、しかも前回回転位置(P1)の方が前々回回転位置(P2)よりも大きい場合、つまり順方向に回転している場合には（Ｓ45：Yes ）、回転方向は前々回が「Ｆ」であり前回が「Ｒ」のように判定される（Ｓ46）。しかし、前回回転位置(P1)が前々回回転位置(P2)以下の場合、つまり逆方向に戻っている場合には（Ｓ45：No）、回転方向は前々回が「Ｒ」であり前回が「Ｒ」のように判定される（Ｓ47）。

次に、ミシンモータ４０の停止制御において、ミシン主軸７の回転位置が何れの回転位置エリアに属するのかを判定する回転位置判定処理（図８参照）が実行される（Ｓ27）。この制御が開始さると、先ず、現在回転位置(P0)が、「途中回転位置Ｃ≦(P0)」且つ「(P0)＜途中回転位置Ｚ」、以外の回転位置の場合には（Ｓ51〜Ｓ55：No）、回転位置エリアとして「対象外」がセットされる（Ｓ61）。

しかし、現在回転位置(P0)が約４０°の途中回転位置Ｃ以上且つ約４７°の途中回転位置Ｂよりも小さい場合には（Ｓ51：Yes ）、回転位置エリアとして「−２エリア」がセットされ（Ｓ56）、この制御を終了する。また、現在回転位置(P0)が途中回転位置Ｂ以上且つ約４９°の途中回転位置Ａよりも小さい場合には（Ｓ52：Yes ）、回転位置エリアとして「−１エリア」がセットされ（Ｓ57）、この制御を終了する。

また、現在回転位置(P0)が途中回転位置Ａ以上且つ約５１°の途中回転位置Ｘよりも小さい場合には（Ｓ53：Yes ）、回転位置エリアとして「目標エリア」がセットされ（Ｓ58）、この制御を終了する。また、現在回転位置(P0)が途中回転位置Ｘ以上且つ約５３°の途中回転位置Ｙよりも小さい場合には（Ｓ54：Yes ）、回転位置エリアとして「＋１エリア」がセットされ（Ｓ59）、この制御を終了する。また、現在回転位置(P0)が途中回転位置Ｙ以上且つ約６０°の途中回転位置Ｚよりも小さい場合には（Ｓ55：Yes ）、回転位置エリアとして「＋２エリア」がセットされ（Ｓ60）、この制御を終了する。

次に、ミシンモータ４０の停止制御において、Ｓ26で求められた回転方向と、Ｓ27で求められた回転位置とに基づいて、電流値Ｉの大きさ（磁界の強さ）と励磁方向とを決定し、その電流値Ｉの大きさと励磁方向とを指示する制御信号が駆動回路３３に出力される。その結果、駆動回路３３から制御信号に応じた駆動パルスがミシンモータ４０に微小時間だけ出力される。

次に、前回回転位置(P1)が前々回回転位置(P2)として前々回回転位置メモリに記憶され（Ｓ29）、現在回転位置(P0)が前回回転位置(P1)として前回回転位置メモリに記憶される（Ｓ30）。このとき、タイムアップしていない場合には（Ｓ31：No）、Ｓ25〜Ｓ31が繰返して実行されるが、タイムアップした場合には（Ｓ31：Yes ）、この制御を終了し、ミシンモータ制御のＳ11にリターンする。

例えば、縫製処理の終了に際して所定速度まで減速されたときの現在回転位置(P0)に対応する回転位置エリアが「−２エリア」の場合であって、前回の回転方向が順方向Ｆであり且つ前々回の回転方向も順方向Ｆの場合には、図９に示すように、図３の磁界強さ励磁方向テーブルに基づいて、電流値Ｉ１で励磁方向として順方向Ｆの駆動パルスKPが、エンコーダパルスを受ける毎にミシンモータ４０に（例えば、1/1000秒) だけ出力される。

それ故、これら複数の駆動パルスKP1 、KP2 、KP3 、KP4 、・・・・により、エンコーダパルスに同期してミシンモータ４０が微小時間だけ複数回に亙って駆動されるので、ミシンモータ４０の回転駆動力は、回転が停止しない状態で且つ大きくないため、ミシンモータ４０の回転が徐々に停止するようになる。

その後、現在回転位置(P0)に対応する回転位置エリアが「−１エリア」に切換わった場合には、図３の磁界強さ励磁方向テーブルに基づいて、「ＯＦＦ」で指示された不感帯エリアであるため、ミシンモータ４０に駆動パルスを出力する制御信号が駆動回路３３に出力されることがない。更に、「目標エリア」に切り換わった場合でも、「ＯＦＦ」で指示された不感帯エリアであるため、ミシンモータ４０に駆動パルスを出力する制御信号が駆動回路３３に出力されることがない。

その結果、図１０に示すように、目標停止位置よりも早い時期に停止（２点鎖線で図示）するような場合であっても、「−２エリア」において回転速度が間欠的に適度に上昇し、「目標エリア」においてはミシンモータ４０の回転速度が停止直前の速度まで急激に低下しているため、現在回転位置(P0)の「＋１エリア」や「＋２エリア」へのオーバーシュートを確実に防止することができ、ミシン主軸７を約５０°の目標停止位置に確実に停止させることが可能になる。

一方、縫製処理の終了に際して所定速度まで減速されたときの現在回転位置(P0)に対応する回転位置エリアが「＋１エリア」の場合であって、前回の回転方向が順方向Ｆであり且つ前々回の回転方向も順方向Ｆの場合には、図３の磁界強さ励磁方向テーブルに基づいて、電流値Ｉ２で励磁方向として逆方向Ｒの駆動パルスKPが、エンコーダパルスを受ける毎にミシンモータ４０に（例えば、1/1000秒) だけ出力される。

それ故、図１１に示すように、これら複数の駆動パルスKP1 、KP2 、KP3 、KP4 、・・・・により、エンコーダパルスに同期してミシンモータ４０が微小時間だけ複数回に亙って駆動されるので、ミシンモータ４０の回転駆動力は、回転を急激に停止させるように且つ大きくないため、大きくオーバーシュートするようなことなく、ミシンモータ４０の回転が略目標停止位置付近で停止するようになる。

このように、刺繍ミシン１のミシン主軸７を回転駆動するブラシレスモータからなるミシンモータ４０を駆動制御する場合に、目標停止位置（５０°）の前後の所定範囲を複数の回転位置エリア（−１エリア、−２エリア、目標エリア、＋１エリア、＋２エリア）に区分し、縫製処理の終了に伴って、ミシン主軸７を所定の目標停止位置に停止させる為に、ミシンモータ４０の回転速度が減速されて所定値（約50rpm)以下になった状態において、ミシン主軸７が約0.5 °回転する毎に、ミシン主軸７の現在位置と目標停止位置との角度差に応じて、つまり現在回転位置が属する回転位置エリアと、前回及び前々回の回転方向とに応じた磁界強さ（電流値Ｉ１，Ｉ２）と、励磁方向（順方向Ｆ又は逆方向Ｒ）の駆動パルスをミシンモータ４０に出力するので、ミシンモータ４０の回転駆動力は、回転が停止しない状態で且つ大きくないため、ミシンモータ４０の回転が徐々に停止するようになり、目標停止位置から大きく外れる位置ズレを極力防止することができ、ミシン主軸７を所定の目標停止位置に精度よく停止させることができる。即ち、ミシンモータ４０の駆動をパルス状の励磁で行うため、ミシンモータ４０の回転が低速になってエンコーダパルスの間隔が長くなっても、オーバーシュートの発生を確実に防止することができる。

しかも、ミシンモータ４０をオープンループ的に制御し、ミシンモータ４０の目標停止位置からの位置ズレを回避できるようになるため、ミシンモータ４０の停止直前で糸切り機構により糸切断を行う場合でも、糸切断後の上糸端部の糸量を充分に確保できるため、次回の縫製開始時における糸抜けを確実に防止することができる。更に、オープンループ的に駆動制御するため、電流制御のための電流検出器を設ける必要がなく、モータ駆動回路を簡単な構成にでき、しかも低コスト化が可能になる。

また、縫製動作の終了に伴って制御信号を発生させる制御を開始後、タイムアップした後には、この制御を中止するので、ミシンモータ４０が停止した状態では、所定時間が経過しており、この時点でハンドプーリ８をユーザーが手動操作する等、ミシン主軸７の回転操作を何ら問題なく容易に行うことができる。

次に、前記実施の形態の変更形態について説明する。

１〕回転位置検出板２０は、ミシンモータ４０の内部に設けてもよく、７２０個以上の数又は７２０個以下の数のスリットを形成した各種の分解能を有するように構成するようにしてもよい。

２〕目標停止位置（約５０°）付近に５つの回転位置エリアを設けたが、６つ以上でもよく、また各エリアの範囲も任意の角度で構成するようにしてもよい。

３〕図３に示す磁界強さ励磁方向テーブルにおいて、磁界を発生させる２種類の電流値Ｉ１，Ｉ２を発生させるののではなく、電流値を一定にし、駆動パルスのパルス幅を電流値の大きさに比例して長くするようにてもよい。

４〕図３に示す磁界強さ励磁方向テーブルにおいて、磁界を発生させる電流値Ｉを３種類以上設定し、しかも、前回と前々回の回転方向とに基づいて、目標停止位置から遠ざかる程強く、近づく程弱く設定するようにしてもよい。

５〕磁界を発生させない不感帯エリアを、「目標エリア」だけに限定して設定するようにしてもよい。

６〕ミシンモータの停止処理制御において、Ｓ21でソフトタイマにセットするタイマ値として、ミシン主軸７に作用する回転負荷の大きさ、使用する糸の太さや種類に応じて、ユーザーが任意に設定できるように構成するようにしてもよい。

７〕本発明を、刺繍ミシン以外の本縫いミシン等、種々のミシンに適用することが可能である。

８〕本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、当業者でれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施形態に種々の変更を付加して実施することができ、本発明はそれらの変更形態をも包含するものである。

本発明の実施例に係る刺繍ミシンの斜視図である。 刺繍ミシンの制御系のブロック図である。 磁界強さ励磁方向テーブルのデータを示す図表である。 エンコーダパルスと位相角とを対応させた回転位置エリアの説明図である。 ミシンモータ制御のフローチャートである。 ミシンモータの停止処理制御のフローチャートである。 回転方向判定処理制御のフローチャートである。 回転位置判定処理制御のフローチャートである。 エンコーダパルスに同期する駆動パルスの出力状態を説明する説明図である。 ミシン主軸の停止位置を遅くして目標停止位置に停止させる停止制御の説明図である。 ミシン主軸の停止位置を早くして目標停止位置に停止させる停止制御の説明図である。

符号の説明

１ 刺繍ミシン
７ ミシン主軸
２５ 制御装置
２１ 回転位置検出センサ
２０ 回転位置検出板
４０ ミシンモータ（ブラシレスモータ）
ＫＰ 駆動パルス

Claims (9)

1. ミシンの主軸を回転駆動するブラシレスモータからなるミシンモータの制御装置において、
   前記主軸が所定小角度回転する毎にエンコーダパルスを出力するエンコーダ手段と、
   前記エンコーダ手段からエンコーダパルスを受けてミシンモータの回転速度を検知する速度検知手段と、
   前記エンコーダ手段と速度検知手段の出力を受け、主軸を所定の目標停止位置に停止させる為にミシンモータが減速され且つミシンモータの回転速度が所定値以下になった状態において、主軸が設定角度回転する毎に、１つの駆動パルスをミシンモータに出力する制御信号を発生させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とするミシンモータの制御装置。
2. 前記制御手段で発生させる駆動パルスは、前記主軸の現在位置と目標停止位置との角度差に応じた強さと励磁方向を含むことを特徴とする請求項１に記載のミシンモータの制御装置。
3. 前記制御手段は、主軸の現在位置と目標停止位置との角度差が設定値以下になった状態では駆動パルスを出力しない制御信号を発生させることを特徴とする請求項１又は２に記載のミシンモータの制御装置。
4. 前記目標停止位置の付近には、前記制御手段が前記制御信号を発生しない不感帯エリアが設定されることを特徴とする請求項３に記載のミシンモータの制御装置。
5. 前記制御手段は、前記目標停止位置の前後の所定範囲を複数エリアに区分し、各エリア内では同じ駆動パルスを出力する制御信号を発生させることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のミシンモータの制御装置。
6. 前記制御手段は、エンコーダパルスを受ける毎に、前記制御信号を出力することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のミシンモータの制御装置。
7. 前記制御手段は、縫製動作の終了に伴って前記制御信号を発生させる制御を開始後、所定時間経過後には、この制御を中止することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のミシンモータの制御装置。
8. ミシンの主軸を回転駆動するブラシレスモータからなるミシンモータの制御方法において、
   前記主軸が所定小角度回転する毎にエンコーダパルスを出力するエンコーダ手段と、前記エンコーダ手段からエンコーダパルスを受けてミシンモータの回転速度を検知する速度検知手段とを予め設け、
   前記エンコーダ手段と速度検知手段の出力を受け、
   前記主軸を所定の目標停止位置に停止させる為にミシンモータが減速され且つミシンモータの回転速度が所定値以下になった状態において、主軸が設定角度回転する毎に、１つの駆動パルスをミシンモータに出力する、
   ことを特徴とするミシンモータの制御方法。
9. 前記駆動パルスの発生に際して、前記主軸の現在位置と目標停止位置との角度差に応じた強さと励磁方向を包含させることを特徴とする請求項８に記載のミシンモータの制御方法。