JP2005328973A - ミシンモータの制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ミシンの停止状態のときの主軸の回転を、外力による場合に拘束でき、ユーザーによる手回しの場合には、比較的容易に回転操作できるようにすること。
【解決手段】 刺繍ミシンが縫製処理を終了して停止状態のときに、ミシン主軸が順方向又は逆方向に設定角度（０．５ °) 回転する毎に、そのミシン主軸の回転に逆らう方向の励磁を行う１つの駆動パルスがミシンモータに出力されるため、何らかの外力によるミシン主軸の不必要な回転を確実に拘束できる一方、ユーザーがハンドプーリを介してミシン主軸を手回しするような場合には、その駆動パルスの駆動力よりも大きな回転力で手回し操作することで、ミシン主軸を容易に回転させることができ、ミシン主軸を回転させた任意の位置に保持することができる。
【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、特に縫製終了に伴う縫製停止中に、主軸が回転しないように拘束させつつ、ユーザーによる主軸の手回し操作を許容できるようにしたものに関する。

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、針棒を最上位置となるようにミシンが縫製を停止している状態では、ミシン主軸が回転しないように拘束する拘束力（保持力）を発生させつつ、ミシン主軸の手回し操作を許容するようにしたミシンモータの制御装置が各種提案されている。

例えば、特許第２８１７７６４号公報に記載のミシン駆動装置は、制御装置に主軸の回転を検出する位置検出部と、位置偏差を積分する積分器と、位置制御部等を設け、ミシンモータが停止して縫針が所定の位置に停止した後、縫針が上下に移動するのを防止するために、ミシンモータの回転方向と反対方向にモータを駆動させる駆動トルクを発生させる場合に、縫針がミシンの負荷によりゆっくり回転する場合には大きなトルクを作用させるのに対して、ユーザーがハンドプーリを手回しする場合にはより弱い駆動トルクに切換えて作用させ、ハンドプーリの手動操作による操作性を高めるようにしてある（例えば、特許文献１参照）。

特許第２８１７７６４号公報 （第４〜５頁、図１〜図４）

前記特許文献１に記載のミシン駆動装置においては、ミシンモータが停止状態のときに、ユーザーによるハンドプーリの手回しに際しても、ミシンモータのコイルに対して常に励磁力を作用させるようにしてある。この場合、手回しする際の回転量である位置偏差が大きくなる程、戻しトルクが大きくなるような励磁力を発生させるのが一般的な保持制御である。

そのため、例えば、順方向への手回し操作を途中で中止した場合には、戻しトルクが大きいため、ミシン主軸の戻り過ぎが生じるようになり、ミシン主軸が逆方向と順方向とに往復回動する、つまり振動現象が発生することになる。そこで、その振動現象を回避させるために、戻しトルクを小さくする場合には、ミシン主軸の拘束力が低下し、何らかの外力に対して充分に拘束できずに回転する可能性が起こる。

また、常に戻しトルクのためにコイルを励磁させているため、消費電力が大きくなるという問題がある。更に、精度の高い保持制御を行うためには、励磁力をフィードバックするための高価な電流センサが必要であった。

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、ミシンが縫製を停止しているか否かを検知する停止検知手段と、停止検知手段によりミシンの縫製停止が検出された場合、エンコーダ手段からエンコーダパルスが出力される毎に、主軸の回転を拘束する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、前記駆動パルスは、主軸の回転に逆らう方向の励磁を行う駆動パルスであるものである。

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、主軸の今回の回転方向が前回の励磁方向と一致した場合は、駆動パルスの出力を一定時間中断するものである。

請求項４に係るミシンモータの制御装置は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記制御手段は、継続的に出力される駆動パルスの数を計数する計数手段を有し、この計数手段の計数値に応じて励磁力を変化させるものである。

請求項５に係るミシンモータの制御装置は、請求項４の発明において、前記制御手段は、計数手段の計数値が所定数以上になった場合は、励磁力を弱めるか又はオフにするものである。

請求項６に係るミシンモータの制御装置は、請求項５の発明において、前記制御手段は、励磁力を弱めるか又はオフにする継続時間が設定時間になった場合に、計数手段の計数値をリセットするものである。

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、主軸の回転を拘束する駆動パルスを出力する拘束制御を実行する拘束制御モードと、実行しない通常モードとで切換え可能に構成され、拘束制御モードと通常モードとを択一的に設定するモード設定スイッチを設けたものである。

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、ミシンが縫製を停止しているか否かを検知する停止検知手段とを設け、エンコーダ手段と停止検知手段の出力を受け、停止検知手段によりミシンの縫製停止が検出された場合に、エンコーダ手段からエンコーダパルスが出力される毎に、主軸の回転を拘束する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、前記駆動パルスは、主軸の回転に逆らう方向の励磁を行う駆動パルスであるものである。

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、停止検知手段と、制御手段とを備えたので、ミシンが縫製処理を終了して停止しているときに、主軸が何らかの外力により不必要に回転するような場合には、主軸が設定角度回転する毎に、１つの駆動パルスがミシンモータに出力されるため、その駆動パルスの大きさ如何で、主軸の回転を設定角度以内で確実に拘束することができる。即ち、針棒や縫針、更には天秤等の不要な上下動を確実に拘束することができる。

一方、ユーザーがハンドプーリを介して主軸を手回しするような場合にも、主軸が設定角度回転する毎に、１つの駆動パルスがミシンモータに出力されるが、その単発的な駆動パルスの駆動力よりも大きな回転力で手回し操作することで、主軸を容易に回転させることができ、しかも主軸を任意に回転させた位置に保持することができる。

また、ミシンモータに対して、常には、その回転を拘束させる制御信号が出力されるのではなく、回転するに際して、主軸が設定角度回転する毎に、必要に応じて駆動パルスが単発的に、つまり不連続的に出力されるので、拘束制御のための電力消費を低減させることができる。更に、オープンループ的に単発パルスを発生させるため、電流センサ等の高価な部品を省いた簡単な回路で実全することができる。

請求項２の発明によれば、前記駆動パルスは、主軸の回転に逆らう方向の励磁を行う駆動パルスであるので、ミシンの停止状態における主軸の不要な回転を駆動パルスにより、主軸の回転に逆らう方向に励磁させるようにして、短時間で且つ効率的に主軸を拘束することが可能になる。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、主軸の今回の回転方向が前回の励磁方向と一致した場合、つまりユーザーによる所定方向への手回し操作を中止した際に、駆動パルスにより主軸の回転が手回し方向とは逆の方向に跳ね返される場合には、駆動パルスの出力が一定時間中断されるので、主軸の跳ね返しによる逆方向への回転、つまり振動現象を確実に防止することができる。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、前記制御手段は、継続的に出力される駆動パルスの数を計数する計数手段を有し、この計数手段の計数値に応じて励磁力を変化させるので、励磁力を変化させるときの計数値の設定如何で、主軸の回転が、ユーザーの手回し操作によるものか、或いは外力によるものかを容易に且つ確実に判定でき、励磁力を変化させることができる。それ故、手回し操作の操作性を向上でき、しかも不要な外力による主軸の回転を確実に拘束することができる。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、計数手段の計数値が所定数以上になった場合、つまり主軸の回転がユーザーにより継続して手回し操作されている場合には、励磁力を弱めるか又はオフにするので、ユーザーによるによる手回し操作の操作性を格段に高めることができる。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、励磁力を弱めるか又はオフにする継続時間が設定時間になった場合に、計数手段の計数値をリセットするので、計数値を初期値に設定して、ミシンの停止状態における拘束制御を再開することができる。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、主軸の回転を拘束する駆動パルスを出力する拘束制御を実行する拘束制御モードと、実行しない通常モードとで切換え可能に構成され、拘束制御モードと通常モードとを択一的に設定するモード設定スイッチを設けたので、モード設定スイッチの設定如何により、拘束制御モードを設定した場合、拘束制御を実行できるが、通常モードに切換えた場合には、拘束制御モードを中止して通常のモードを設定することができる。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、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、ミシンが縫製を停止しているか否かを検知する停止検知手段とを設け、エンコーダ手段と停止検知手段の出力を受け、
停止検知手段によりミシンの縫製停止が検出された場合に、エンコーダ手段からエンコーダパルスが出力される毎に、主軸の回転を拘束する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、前記駆動パルスは、主軸の回転に逆らう方向の励磁を行う駆動パルスであるので、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及びその制御方法は、ミシンモータをブラシレスモータで構成し、縫製処理の終了に伴ってミシン主軸の回転が停止したときに、ミシンモータの回転を拘束しながら、ユーザーによるハンドプーリの手回し操作を介してミシン主軸の回転動作については回転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２５ａ（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（図２参照）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。

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と、刺繍ミシンＭの縫製が停止した場合に、ミシン主軸７の回転を拘束する駆動パルスを出力する拘束制御を実行する拘束制御モードと、その拘束制御を実行しない通常モードとを択一的に切換えて設定するモード設定スイッチ１３等が設けられている。

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（図２参照）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２５ｂ（図２参照）を介して刺繍ミシンＭの制御装置２５の出力インターフェース３１（図２参照）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。

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が設定角度として、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（これが設定角度回転する毎に相当する）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、ミシン主軸７は、針棒５が最上位置から若干下がり、天秤は上昇移動中の約５０°で停止させるようになっている。

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（これがミシンモータの制御装置に相当する）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と、モード設定スイッチ１３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２５ａ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拘束制御の制御プログラム（これが制御手段に相当する）、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、刺繍ミシンＭが縫製を停止している状態か否かを検知する停止検知制御プログラム（これが停止検知手段に相当する）等が予め格納されている。ＲＡＭ２９には、ＣＰＵ２７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拘束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３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。ここで、順方向(F) とはミシンモータ４０の縫製時における回転方向であり、逆方向(R) とはミシンモータ４０の縫製時の回転方向とは逆の回転方向である。

ところで、このミシンモータ拘束制御を開始する場合には、停止検知制御プログラムにより、起動停止スイッチ１２が操作されて縫製処理が終了し、回転位置検出センサ２１からエンコーダパルスが入力されなくなり、ミシンモータ４０の停止状態が確定したときに、モード設定スイッチ１３の操作により、通常モードが設定されている場合には、このミシンモータ拘束制御が実行されないが、拘束制御モードが設定されている場合に限って、この制御が開始される。

この制御が開始されると、先ず、ミシンモータ４０の励磁を一時的に中断させる励磁中断タイマがクリアされる（Ｓ11）。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、現在の停止位置(P0)が演算で求められ、現在位置(P0)が前回位置メモリに記憶される（Ｓ12）。

即ち、針棒５が最上位置（位相角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、励磁中断タイマがタイムアップした場合には（Ｓ13：Yes ）、現在位置(P0)と前回位置(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（一致する場合）には（Ｓ14：Yes ）、次のエンコーダパルスが供給されるまで、Ｓ14が繰返して実行される。

次のエンコーダパルスが供給されて、前回位置(P1)に対する現在位置(P0)が異なる場合で（Ｓ14：No）、しかも現在位置(P0)が前回位置(P1)よりも大きい場合、つまりミシン主軸７が縫製時と同じ方向に回転した場合でっあって（Ｓ15：Yes ）、前回の励磁方向が順方向でない場合、つまりミシン主軸７を逆方向に回転させる励磁方向又は「ＯＦＦ」の場合には（Ｓ16：No）、今回においては、逆方向の励磁（ミシン主軸７の回転に逆らう方向の励磁）を行う駆動パルスが出力される（Ｓ17）。次に、前回の励磁方向として、逆方向が記憶され（Ｓ18）、Ｓ14に戻る。

ところで、前回の励磁方向が順方向の場合、つまりミシン主軸７を順方向に回転させる励磁方向の場合には（Ｓ16：Yes ）、ミシンモータ４０の励磁が中断され（Ｓ22）、励磁中断タイマに所定時間（例えば、約0.5 秒）が設定され（Ｓ23）、Ｓ12に戻る。その励磁中断中においては、駆動回路３３に制御信号が出力されず、ミシンモータ４０に駆動パルスが出力されないため、ミシン主軸７の往復回転による振動現象を確実に防止することができる。このように、現在位置(P0)が変更された場合には、変更された現在位置(P0)が刻々、前回位置メモリに記憶更新される。

そして、励磁中断タイマがタイムアップした場合には（Ｓ13：Yes ）、前述した制御が繰返して実行される。ところで、現在位置(P0)が前回位置(P1)以下であった場合、つまりミシン主軸７が縫製時と反対方向に回転した場合でっあって（Ｓ15：No）、前回の励磁方向が逆方向でない場合、つまりミシン主軸７を順方向に回転させる励磁方向の場合には（Ｓ19：No）、今回においては、順方向の励磁（ミシン主軸７の回転に逆らう方向の励磁）を行う駆動パルスが出力される（Ｓ20）。次に、前回の励磁方向として、順方向が記憶され（Ｓ21）、Ｓ14に戻る。

しかし、前回の励磁方向が逆方向の場合、つまりミシン主軸７を逆方向に回転させる励磁方向の場合には（Ｓ19：Yes ）、前述したように、Ｓ22、Ｓ23を経て、Ｓ12に戻る。このように、今回のミシン主軸７の回転方向（順方向Ｆ，逆方向Ｒ）と、前回の励磁方向（順方向Ｆ，逆方向Ｒ）の関係については、図４に示すようになっている。但し、前回において励磁方向が記憶されていない状態を、「OFF 」で記載した。

例えば、図５に示すように、縫製処理の終了に伴って、ミシン主軸７の位相角が約５０°手前であって、針棒５が略その最上位置Ｐ１で停止し、しかも拘束制御モードが設定されている場合を例にとって説明する。この状態で、上糸通しを行うような場合等において外力が作用し、ミシン主軸７が順方向(F) に約0.5 °回転したときに次のエンコーダパルスが発生する。この場合、逆方向向きに励磁する制御信号が駆動回路３３に出力されるため、駆動回路３３からミシンモータ４０に逆方向励磁(R) のための駆動パルスKP1 が、微小時間（例えば、1/1000秒間) だけ出力される。

その結果、単発的に発生した駆動パルスKP1 により、ミシン主軸７の回転に逆らう方向の逆励磁が発生し、ミシン主軸７の順方向への回転が拘束されるため、ミシン主軸７の順方向への回転を確実に阻止することができる。

一方、ユーザーがハンドプーリ８を順方向に手回しで回転操作した場合には、同様に、次のエンコーダパルスの発生と同時に、逆方向励磁の駆動パルスKP1 が発生するが、ユーザーによる回転トルクの方が、駆動パルスKP1 による回転を拘束する拘束力よりも大きい為、１つ順方向側の位置Ｐ２に移動することができる。また、駆動パルスKP1 は、微小時間でＯＦＦするので、ミシン主軸７元の位置Ｐ１に戻るようなことはない。

ところで、現在位置(P0)が位置Ｐ２に移動し、更に次のエンコーダパルスを受けて、次の駆動パルスKP2 の発生と同時にユーザーがハンドプーリ８の手回しを中止したような場合、ミシン主軸７はその逆方向励磁の駆動パルスKP2 で跳ね返されて、１つ手前のエンコーダパルスの発生位置まで逆回転する。

その結果、回転方向に逆らう励磁を行うと、１つ手前のエンコーダパルスにより順方向励磁の駆動パルスが発生するようになり、ミシン主軸７は順方向と逆方向とに交互に往復回転するようになるが、このときは、Ｓ19で 「Yes 」 と判定され、駆動パルスの出力が所定時間だけ中断されるため、ミシン主軸７の往復回転による振動現象を確実に防止することができる。

このように、刺繍ミシンＭが縫製処理を終了して停止状態のときに、ミシン主軸７が何らかの外力により不必要に回転するような場合には、ミシン主軸７が設定角度（0.5 °) 回転する毎に、ミシン主軸７の回転に逆らう方向の励磁を行う１つの駆動パルスがミシンモータ４０に出力されるため、その駆動パルスによる励磁力の大きさ如何で、ミシン主軸７の回転を設定角度以内で確実に拘束することができる。即ち、針棒５や縫針６、更には天秤等の不要な上下動を確実に拘束することができる。

一方、ユーザーがハンドプーリ８を介してミシン主軸７を手回しするような場合にも、ミシン主軸７が設定角度回転する毎に、１つの駆動パルスがミシンモータ４０に出力されるが、その単発的な駆動パルスの駆動力よりも大きな回転力で手回し操作することで、ミシン主軸７を容易に回転させることができ、しかもミシン主軸７を任意に回転させた位置に保持することができる。

また、ミシンモータ４０に対して、常には、その回転を拘束させる制御信号が出力されるのではなく、回転するに際して、ミシン主軸７が設定角度回転する毎に駆動パルスが単発的に、不連続的に出力されるので、拘束制御のための電力消費を低減させることができる。更に、オープンループ的に単発パルスを発生させるため、電流センサ等の高価な部品を必要とせず、簡単な回路で実現することができる。

次に、前記実施の形態の変更形態について説明する。

１〕前述したミシンモータ拘束制御を、図６に示すように部分的に変更し、継続的に出力される駆動パルスの数、つまり順方向又は逆方向の励磁回数を計数するようにし、計数値に応じて励磁力を変化させるようにしてもよい。

但し、電流値はＩ、Ｉ１＜Ｉ２の関係であり、電流値Ｉ１による駆動パルスの励磁力よりも、電流値Ｉ２による駆動パルスの励磁力の方が大きいものである。また、励磁中断タイマ１は、図３に示す励磁中断タイマと同じであり、励磁中断タイマ２は、励磁が継続された場合に励磁を中断させるタイマである。

この制御が開始されると、先ず、ミシンモータ４０の励磁を一時的に中断させる励磁中断タイマ１，２が夫々クリアされる（Ｓ11A ）。次に、Ｓ12とＳ13が同様に実行され、励磁中断タイマ１がタイムアップした場合（Ｓ13：Yes ）、順方向励磁回数値ＣＭｎと逆方向励磁回数値ＣＭｍを計数する連続励磁カウンタのカウント値が夫々リセットされる（Ｓ25）。

次に、前述したように、Ｓ14〜Ｓ16が実行された後、ミシン主軸７を逆方向に回転させる励磁方向の場合には（Ｓ16：No）、順方向連続励磁回数に応じた励磁力設定処理（図７参照）が実行される（Ｓ26）。この制御が開始されると、先ず、連続励磁カウンタの順方向励磁回数値ＣＭｎが１つインクリメントされる（Ｓ31）。次に、順方向励磁回数値ＣＭｎが「２」以下の場合には（Ｓ32：Yes ）、電流値Ｉ１が設定され（Ｓ33）、ミシンモータ拘束制御のＳ17にリターンする。

しかし、順方向励磁回数値ＣＭｎが、「３」以上且つ「６」以下の場合には（Ｓ34：Yes ）、電流値Ｉ２が設定される（Ｓ35）。一方、順方向励磁回数値ＣＭｎが、「７」以上の場合には（Ｓ34：No）、ミシンモータ４０の励磁が中断され（Ｓ36）、励磁中断タイマ２に所定時間（例えば、約0.5 秒）を設定してスタートされ（Ｓ37）、励磁中断タイマ２がタイムアップした場合（Ｓ38：Yes ）、ミシンモータ拘束制御のＳ11A にリターンする。

ところで、ミシン主軸７が縫製時と反対方向に回転した場合でっあって（Ｓ15：No）、前回の励磁方向が逆方向でない場合、つまりミシン主軸７を順方向に回転させる励磁方向の場合には（Ｓ19：No）、逆方向連続励磁回数に応じた励磁力設定処理（図８参照）が実行される（Ｓ27）。この制御が開始されると、先ず、連続励磁カウンタの逆方向励磁回数値ＣＭｍが１つインクリメントされる（Ｓ41）。次に、逆方向励磁回数値ＣＭｍが「２」以下の場合には（Ｓ42：Yes ）、電流値Ｉ１が設定され（Ｓ43）、ミシンモータ拘束制御のＳ20にリターンする。

しかし、逆方向励磁回数値ＣＭｍが、「３」以上且つ「６」以下の場合には（Ｓ44：Yes ）、電流値Ｉ２が設定される（Ｓ45）。一方、逆方向励磁回数値ＣＭｍが「７」以上の場合には（Ｓ44：No）、ミシンモータ４０の励磁が中断され（Ｓ46）、励磁中断タイマ２に所定時間（例えば、約0.5 秒）を設定してスタートされ（Ｓ47）、励磁中断タイマ２がタイムアップした場合（Ｓ48：Yes ）、ミシンモータ拘束制御のＳ11A にリターンする。

ここで、今回のミシン主軸７の回転方向（順方向Ｆ，逆方向Ｒ）と、前回の励磁方向（順方向Ｆ，逆方向Ｒ）の関係については、図９に示すようになっている。但し、前回において励磁方向が記憶されていない状態を、「OFF 」で記載した。

このように、連続する励磁回数、つまり継続的に出力される駆動パルスの数を計数するようにし、計数された計数値に応じて、計数値が所定値である「３〜６回」であって、何らかの外力の場合には、電流値Ｉ２による駆動パルスにより、励磁力を強くして、ミシン主軸７の回転を確実に拘束することができる。

一方、計数値が所定値である「７回」以上になった場合であって、ミシン主軸７がユーザーにより継続して手回し操作されている場合には、励磁力をオフにするので、手回し操作の操作性を格段に高めることができる。

また、励磁力をオフにする継続時間が設定時間になった場合に、Ｓ25において、計数値をリセットするので、計数値を初期値に設定して、刺繍ミシン１の停止状態における拘束制御を再開することができる。

２〕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個以外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。

３〕図６のミシンモータ拘束制御において、励磁力を変化させるための電流値Ｉを３種類以上設定するようにしてもよい。

４〕ミシンモータ拘束制御のＳ23、Ｓ37、Ｓ47においてセットする所定時間として、約0.5 秒以外の任意の時間を設定するように構成してもよい。

５〕図７のＳ36、図８のＳ46において、ミシンモータ４０の励磁力を「ＯＦＦ」にするのに代えて、励磁力を弱めるように電流値Ｉを設定するようにしてもよい。

６〕モード設定スイッチ１３をユーザーが操作するのではなく、付属する制御装置からのＯＮ／ＯＦＦ信号として構成し、その付属制御装置が動作するときに、供給される「ＯＮ」と「ＯＦＦ」が切り換わるように構成してもよい。

７〕ミシンモータ拘束制御のＳ16、Ｓ19において、前回励磁方向と今回励磁方向が一致したとして、ミシンモータ４０の励磁を中断する際に、ノイズ等の予期しない信号の影響を避ける等の意味で、一致するか否かの判定を複数回に亙って行うようにしてもよい。

８〕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。

９〕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。 ミシンモータ拘束制御のフローチャートである。 今回の回転方向と前回の励磁方向とを制御信号とを対応させた拘束制御を説明する図表である。 ミシンモータの拘束制御を説明する説明図である。 変更形態に係る図３相当図である。 順方向連続励磁回数に応じた励磁力設定処理制御のフローチャートである。 逆方向連続励磁回数に応じた励磁力設定処理制御のフローチャートである。 変更形態に係る図４相当図である。

符号の説明

Ｍ 刺繍ミシン
７ ミシン主軸
１３ モード設定スイッチ
２１ 回転位置検出センサ
２０ 回転位置検出板
２５ 制御装置
２８ ＲＯＭ
２９ ＲＡＭ
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、
   前記ミシンが縫製を停止しているか否かを検知する停止検知手段と、
   前記停止検知手段によりミシンの縫製停止が検出された場合、前記エンコーダ手段からエンコーダパルスが出力される毎に、前記主軸の回転を拘束する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. 前記駆動パルスは、主軸の回転に逆らう方向の励磁を行う駆動パルスである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、主軸の今回の回転方向が前回の励磁方向と一致した場合は、前記駆動パルスの出力を一定時間中断す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. 前記制御手段は、継続的に出力される駆動パルスの数を計数する計数手段を有し、この計数手段の計数値に応じて励磁力を変化させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のミシンモータの制御装置。
5. 前記制御手段は、前記計数手段の計数値が所定数以上になった場合は、励磁力を弱めるか又はオフにすることを特徴とする請求項４に記載のミシンモータの制御装置。
6. 前記制御手段は、前記励磁力を弱めるか又はオフにする継続時間が設定時間になった場合に、前記計数手段の計数値をリセットすることを特徴とする請求項５に記載のミシンモータの制御装置。
7. 前記制御手段は、前記主軸の回転を拘束する駆動パルスを出力する拘束制御を実行する拘束制御モードと、実行しない通常モードとで切換え可能に構成され、
   前記拘束制御モードと通常モードとを択一的に設定するモード設定スイッチを設けた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、前記ミシンが縫製を停止しているか否かを検知する停止検知手段とを設け、
   前記エンコーダ手段と停止検知手段の出力を受け、
   前記停止検知手段によりミシンの縫製停止が検出された場合に、前記エンコーダ手段からエンコーダパルスが出力される毎に、前記主軸の回転を拘束する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. 前記駆動パルスは、主軸の回転に逆らう方向の励磁を行う駆動パルスであ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。