JP2012120273A - Stepping motor control device for sewing machines, and sewing machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the power consumption of a stepping motor used in a sewing machine.SOLUTION: A stepping motor control device 1 for sewing machines includes a deviation generator 40, a driving signal generator 41, and a gain adjusting part 43. The deviation generator 40 calculates a deviation d between a current command value Ic to a stepping motor 30 and a driving current value Id flowing in the stepping motor 30 to generate a current value deviation D obtained by applying a predetermined gain G to the calculated deviation d. The driving signal generator 41 generates a driving signal Sd based on the current value deviation D. When power saving control is performed, in which a driving circuit is controlled so that currents flows by self-induction of the coils 34a and 34b is refluxed to the coils 34a and 34b, if there is a need to reduce an absolute value of the driving current value Id, the gain G is increased compared with the case that there is no need to reduce the absolute value of the driving current value Id.

Description

本発明は、ミシンに使用されるステッピングモータの制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for a stepping motor used in a sewing machine.

ステッピングモータは、回転軸の角度を正確に位置決めできる電動機として知られており、近年はミシンにも多く用いられてきている。ステッピングモータは、多くの種類があるが、２つのコイルが互いに異なる励磁タイミングで励磁されることで動作する二相ステッピングモータが知られている。   Stepping motors are known as electric motors that can accurately position the angle of a rotating shaft, and in recent years, they have been used in many sewing machines. Although there are many types of stepping motors, two-phase stepping motors that operate by exciting two coils at different excitation timings are known.

ステッピングモータの制御として、例えば、特許文献１には、ステッピングモータのコイルの両端をそれぞれ電源装置の陽極に接続する２つのスイッチング素子と、前記コイルの両端をそれぞれアースに接続する２つのスイッチング素子と、を有するＨブリッジ回路を備え、前記ステッピングモータが停止状態の場合に、前記コイルの自己誘導によって当該コイルから流れる電流が当該コイル自体に還流するよう前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御するミシンのステッピングモータの駆動装置が記載されている。   As a control of a stepping motor, for example, Patent Document 1 discloses two switching elements that connect both ends of a coil of a stepping motor to the anode of a power supply device, and two switching elements that connect both ends of the coil to ground, respectively. A sewing machine that controls ON / OFF of the switching element so that a current flowing from the coil returns to the coil itself by self-induction of the coil when the stepping motor is in a stopped state. A driving device for a stepping motor is described.

特開２００９−０９５１４８号公報（０００９、００１０）JP 2009-095148 A (0009, 0010)

特許文献１に記載された技術は、ステッピングモータを駆動する電流を減少させる際の応答性が低いため、ステッピングモータに対する電流指令値よりも多くの電流がステッピングモータに流れてしまう現象が発生することがあった。その結果、特許文献１に記載された技術は、消費電力を十分に抑制できないおそれがあった。本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ミシンに使用されるステッピングモータの消費電力を低減することを目的とする。   Since the technique described in Patent Document 1 has low responsiveness when reducing the current for driving the stepping motor, a phenomenon in which more current than the current command value for the stepping motor flows to the stepping motor occurs. was there. As a result, the technique described in Patent Document 1 may not be able to sufficiently suppress power consumption. The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to reduce the power consumption of a stepping motor used in a sewing machine.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ステッピングモータのコイルの両端をそれぞれ電源の正極に接続可能な２つの正極側スイッチング素子と、前記コイルの両端をそれぞれアースに接続可能な２つのアース側スイッチング素子とを有する駆動回路に駆動信号を与えて、ミシンを駆動する前記ステッピングモータを制御する装置であって、前記ステッピングモータに対する電流指令値と前記ステッピングモータに流れる電流の駆動電流値との偏差を求め、前記偏差に所定のゲインを与えた電流値偏差を生成する偏差生成部と、前記電流値偏差から前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記コイルの自己誘導によって前記コイルから流れる電流を前記コイル自体に還流するように前記駆動回路が制御される場合において、前記駆動電流値の絶対値と前記電流指令値の絶対値とを比較して、前記ゲインを調整するゲイン調整部と、を含むことを特徴とするミシン用ステッピングモータ制御装置である。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides two positive-side switching elements that can connect both ends of the coil of the stepping motor to the positive electrode of the power supply, respectively, and both ends of the coil are connected to the ground. An apparatus for controlling the stepping motor for driving a sewing machine by supplying a driving signal to a driving circuit having two possible earth side switching elements, and for controlling a current command value for the stepping motor and a current flowing through the stepping motor. A deviation generation unit that obtains a deviation from the drive current value and generates a current value deviation obtained by giving a predetermined gain to the deviation; a drive signal generation unit that generates the drive signal from the current value deviation; When the drive circuit is controlled so that the current flowing from the coil is returned to the coil itself by induction. Te, and compares the absolute value of the absolute value and the current command value of the drive current value, and a gain adjustment unit which adjusts the gain, a sewing machine stepping motor control apparatus for, which comprises a.

本発明の望ましい態様として、前記ゲイン調整部は、前記駆動電流値の絶対値が前記電流指令値の絶対値以上であるときには、前記駆動電流値の絶対値が前記電流指令値の絶対値よりも小さいときよりも前記ゲインを大きくすることが好ましい。   As a preferred aspect of the present invention, the gain adjustment unit may be configured such that when the absolute value of the drive current value is equal to or greater than the absolute value of the current command value, the absolute value of the drive current value is greater than the absolute value of the current command value. It is preferable to increase the gain than when it is small.

本発明の望ましい態様として、前記ステッピングモータが所定の回転速度以下で、前記コイルの自己誘導によって前記コイルから流れる電流を前記コイル自体に還流するように前記正極側スイッチング素子及び前記アース側スイッチング素子が制御されることが好ましい。   As a preferred aspect of the present invention, the positive side switching element and the ground side switching element are configured so that the current flowing from the coil is returned to the coil itself by self-induction of the coil when the stepping motor is below a predetermined rotational speed. Preferably it is controlled.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ミシンを駆動するステッピングモータを制御する装置であって、前記ステッピングモータのコイルの両端をそれぞれ電源の正極に接続可能な２つの正極側スイッチング素子及び前記コイルの両端をそれぞれアースに接続可能な２つのアース側スイッチング素子を有する駆動回路と、前記ステッピングモータに対する電流指令値を生成し、また、前記コイルの自己誘導によって前記コイルから流れる電流を前記コイル自体に還流するように前記正極側スイッチング素子及び前記アース側スイッチング素子を駆動する省電力制御を実行させるための制御切替指令を生成する制御信号生成部と、前記ステッピングモータに対する電流指令値と前記ステッピングモータに流れる電流の駆動電流値との偏差を求め、前記偏差に所定のゲインを与えた電流値偏差を生成する偏差生成部と、前記電流値偏差から前記ステッピングモータを駆動するための駆動信号を生成して、前記２つの正極側スイッチング素子及び前記２つのアース側スイッチング素子へ入力する駆動信号生成部と、前記省電力制御の実行時において、前記駆動電流値の絶対値が前記電流指令値の絶対値以上であるときには、前記駆動電流値の絶対値が前記電流指令値の絶対値よりも小さいときよりも前記ゲインを大きくするゲイン調整部と、を含むことを特徴とするミシン用ステッピングモータ制御装置である。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is an apparatus for controlling a stepping motor that drives a sewing machine, and includes two coils that can connect both ends of the coil of the stepping motor to the positive electrode of a power source. A drive circuit having two ground side switching elements that can connect both ends of the positive side switching element and the coil to ground, and a current command value for the stepping motor are generated, and from the coil by self induction of the coil A control signal generating unit for generating a control switching command for executing power saving control for driving the positive side switching element and the ground side switching element so that the flowing current flows back to the coil itself; and a current for the stepping motor Driving power of command value and current flowing in the stepping motor A deviation generator for generating a current value deviation obtained by giving a predetermined gain to the deviation, and generating a drive signal for driving the stepping motor from the current value deviation, When the absolute value of the drive current value is greater than or equal to the absolute value of the current command value at the time of executing the power saving control and the drive signal generation unit that inputs to the positive side switching element and the two ground side switching elements, A stepping motor control device for a sewing machine, comprising: a gain adjusting unit that increases the gain as compared to when the absolute value of the drive current value is smaller than the absolute value of the current command value.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被縫製物に対して任意の位置に針落ちが行われるように、縫い針に対して前記被縫製物を相対的に位置決めする位置決め機構と、前記位置決め機構を駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータの動作を制御する、前記ミシン用ステッピングモータ制御装置と、を含むことを特徴とするミシンである。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention positions the sewing product relative to the sewing needle so that the needle drop is performed at an arbitrary position with respect to the sewing product. And a stepping motor for driving the positioning mechanism, and a stepping motor controller for the sewing machine for controlling the operation of the stepping motor.

本発明は、ミシンに使用されるステッピングモータの消費電力を低減することができる。   The present invention can reduce the power consumption of a stepping motor used in a sewing machine.

図１は、ステッピングモータ及び本実施形態に係るミシン用ステッピングモータ制御装置を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a stepping motor and a stepping motor control device for a sewing machine according to the present embodiment. 図２は、本実施形態に係るモータ制御装置の装置構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a device configuration of the motor control device according to the present embodiment. 図３は、本実施形態に係るモータ制御装置が有する信号演算部の構成を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a signal calculation unit included in the motor control device according to the present embodiment. 図４は、制御信号の生成方法を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method for generating a control signal. 図５は、制御信号の生成方法を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method for generating a control signal. 図６は、ステッピングモータの励磁方法を説明する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a stepping motor excitation method. 図７−１は、ステッピングモータの駆動時における駆動回路の動作を示す説明図である。FIG. 7A is an explanatory diagram of the operation of the drive circuit when driving the stepping motor. 図７−２は、ステッピングモータの駆動時における駆動回路の動作を示す説明図である。FIG. 7B is an explanatory diagram illustrating the operation of the drive circuit when driving the stepping motor. 図８は、ステッピングモータのコイルを流れる電流の変化を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a change in the current flowing through the coil of the stepping motor. 図９は、ステッピングモータのコイルを流れる電流の変化を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a change in the current flowing through the coil of the stepping motor. 図１０は、ステッピングモータのコイルを流れる電流の変化を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a change in the current flowing through the coil of the stepping motor. 図１１は、省電力制御を実行する際における駆動回路の動作を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the drive circuit when executing power saving control. 図１２は、省電力制御を実行する際における駆動回路の動作を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the drive circuit when executing power saving control. 図１３は、省電力制御時に、ステッピングモータのコイルを流れる電流の変化を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a change in current flowing through the coil of the stepping motor during power saving control. 図１４は、省電力制御時に、ステッピングモータのコイルを流れる電流の変化を示す模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram showing changes in the current flowing through the coil of the stepping motor during power saving control. 図１５は、本実施形態の省電力制御におけるゲインの設定を説明するための概念図である。FIG. 15 is a conceptual diagram for explaining gain setting in the power saving control of the present embodiment. 図１６は、本実施形態の省電力制御におけるゲインの設定を説明するための概念図である。FIG. 16 is a conceptual diagram for explaining the gain setting in the power saving control of the present embodiment. 図１７は、本実施形態の省電力制御における駆動電流値の変化を示す模式図である。FIG. 17 is a schematic diagram showing a change in the drive current value in the power saving control of the present embodiment. 図１８は、モータ制御装置によるステッピングモータの制御例を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart illustrating a control example of the stepping motor by the motor control device. 図１９は、本実施形態に係るモータ制御装置によって制御されるステッピングモータを備えるミシンの一例を示す斜視図である。FIG. 19 is a perspective view illustrating an example of a sewing machine including a stepping motor controlled by the motor control device according to the present embodiment. 図２０は、図１９に示すミシンの位置決め機構を示す斜視図である。20 is a perspective view showing a positioning mechanism of the sewing machine shown in FIG.

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。本発明は、Ｘ−Ｙ方向の駆動にステッピングモータを用いるミシンであれば、工業用ミシン、家庭用ミシンを問わず適用できる。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined. The present invention can be applied to any industrial sewing machine and household sewing machine as long as the sewing machine uses a stepping motor for driving in the XY directions.

図１は、ステッピングモータ及び本実施形態に係るミシン用ステッピングモータ制御装置を示す概略図である。本実施形態において、ステッピングモータ３０は、ミシンの位置決め機構を駆動するために用いられるが、ミシンの他の部分を駆動するために用いられてもよい。本実施形態において、ステッピングモータ３０は、いわゆるＰＭ（Permanent Magnet）型の２相ステッピングモータであるが、これに限定されるものではない。ステッピングモータ３０は、回転軸３１と、回転子３２と、固定子３３と、芯部３３ａ、３３ｂと、コイル３４ａ、３４ｂとを含む。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a stepping motor and a stepping motor control device for a sewing machine according to the present embodiment. In the present embodiment, the stepping motor 30 is used to drive the positioning mechanism of the sewing machine, but may be used to drive other parts of the sewing machine. In the present embodiment, the stepping motor 30 is a so-called PM (Permanent Magnet) type two-phase stepping motor, but is not limited thereto. The stepping motor 30 includes a rotating shaft 31, a rotor 32, a stator 33, cores 33a and 33b, and coils 34a and 34b.

回転子３２は、ステッピングモータ３０の回転軸３１と連結され、ステッピングモータ３０の筐体によって回転可能に設けられた円柱状の構造体である。回転子３２は、永久磁石等の磁性体である。固定子３３は、回転子３２の周囲に設けられた円筒状の磁性材料（例えば鉄）である。固定子３３は、その内周部に回転子３２に向かって突出する芯部３３ａ、３３ｂを有する。コイル３４ａ、３４ｂは、芯部３３ａ、３３ｂに巻きつけられた巻線である。コイル３４ａ、３４ｂは、電流が流されることによって励磁されて、電磁石として機能する。   The rotor 32 is a columnar structure that is connected to the rotation shaft 31 of the stepping motor 30 and is rotatably provided by the casing of the stepping motor 30. The rotor 32 is a magnetic body such as a permanent magnet. The stator 33 is a cylindrical magnetic material (for example, iron) provided around the rotor 32. The stator 33 has core portions 33 a and 33 b that protrude toward the rotor 32 on the inner peripheral portion thereof. The coils 34a and 34b are windings wound around the core portions 33a and 33b. The coils 34a and 34b are excited by flowing a current and function as electromagnets.

ステッピングモータ３０の動作は、ミシン用ステッピングモータ制御装置（以下、必要に応じてモータ制御装置という）１によって制御される。モータ制御装置１は、制御信号生成部２と、信号演算部４と、それぞれのコイル３４ａ、３４ｂに対応した駆動回路６、６とを含む。モータ制御装置１は、ステッピングモータ３０に対する指令回転角度に応じた励磁パターンに対応した駆動信号を生成し、これに基づき、それぞれのコイル３４ａ、３４ｂに電流を流すことによってこれらを励磁する。このようにすることで、磁性体の回転子３２がコイル３４ａ、３４ｂの励磁パターンに応じた回転角度へと回転し、励磁パターンが変化するまで前記回転角度で維持される。モータ制御装置１によって流されるコイル３４ａ、３４ｂの電流の方向（図１に示す例では、コイル３４ａが矢印Ａ、Ｂで示す方向であり、コイル３４ｂが矢印Ｃ、Ｄで示す方向）は、駆動回路６の駆動に応じて変化する。次に、モータ制御装置１について説明する。   The operation of the stepping motor 30 is controlled by a stepping motor control device for sewing machine (hereinafter referred to as a motor control device if necessary) 1. The motor control device 1 includes a control signal generation unit 2, a signal calculation unit 4, and drive circuits 6 and 6 corresponding to the coils 34a and 34b, respectively. The motor control device 1 generates a drive signal corresponding to the excitation pattern corresponding to the command rotation angle for the stepping motor 30 and, based on this, excites them by flowing current through the coils 34a and 34b. In this way, the magnetic rotor 32 rotates to a rotation angle corresponding to the excitation pattern of the coils 34a and 34b, and is maintained at the rotation angle until the excitation pattern changes. The direction of the current of the coils 34a and 34b passed by the motor control device 1 (in the example shown in FIG. 1, the coil 34a is the direction indicated by arrows A and B, and the coil 34b is the direction indicated by arrows C and D) is driven. It changes according to the driving of the circuit 6. Next, the motor control device 1 will be described.

図２は、本実施形態に係るモータ制御装置の装置構成を示す図である。モータ制御装置１は、ステッピングモータ３０の動作を制御する装置である。上述したように、モータ制御装置１は、制御信号生成部２と、信号演算部４と、駆動回路６と、を含む。また、モータ制御装置１は、図１に示すステッピングモータ３０が有するそれぞれのコイル３４ａ、３４ｂに対応した数だけ駆動回路６を有するが、説明の便宜上、以下に示す例では一方の駆動回路６のみを示す。   FIG. 2 is a diagram illustrating a device configuration of the motor control device according to the present embodiment. The motor control device 1 is a device that controls the operation of the stepping motor 30. As described above, the motor control device 1 includes the control signal generation unit 2, the signal calculation unit 4, and the drive circuit 6. Further, the motor control device 1 includes the drive circuits 6 corresponding to the respective coils 34a and 34b included in the stepping motor 30 shown in FIG. 1, but only one of the drive circuits 6 is shown in the following example for convenience of explanation. Indicates.

制御信号生成部２は、ステッピングモータ３０の動作を制御するための指令値としての電流指令値Ｉｃを演算して生成し、信号演算部４に送信する。電流指令値Ｉｃはアナログ信号である。また、制御信号生成部２は、省電力制御と、これ以外の制御とを切り替えるための制御切替指令Ｐ１、Ｐ２を生成し、信号演算部４に送信する。省電力制御は、ステッピングモータ３０が有するコイル３４ａ（３４ｂ）の自己誘導によってコイル３４ａ（３４ｂ）から流れる電流をコイル３４ａ（３４ｂ）自体に還流するように駆動回路６を制御するものである。すなわち、省電力制御は、ステッピングモータ３０が有するコイル３４ａ（３４ｂ）の自己誘導によってコイル３４ａ（３４ｂ）から流れる電流をコイル３４ａ（３４ｂ）自体に還流するように、駆動回路６が有する正極側スイッチング素子６０ａ、６０ｃ及びアース側スイッチング素子６０ｂ、６０ｄを駆動する制御である。省電力制御については後述する。   The control signal generation unit 2 calculates and generates a current command value Ic as a command value for controlling the operation of the stepping motor 30, and transmits it to the signal calculation unit 4. The current command value Ic is an analog signal. Further, the control signal generation unit 2 generates control switching commands P <b> 1 and P <b> 2 for switching between power saving control and other control and transmits the control switching commands P <b> 1 and P <b> 2 to the signal calculation unit 4. The power saving control is to control the drive circuit 6 so that the current flowing from the coil 34a (34b) is returned to the coil 34a (34b) itself by self-induction of the coil 34a (34b) of the stepping motor 30. That is, in the power saving control, the positive side switching of the drive circuit 6 is performed so that the current flowing from the coil 34a (34b) is returned to the coil 34a (34b) itself by self-induction of the coil 34a (34b) of the stepping motor 30. In this control, the elements 60a and 60c and the ground side switching elements 60b and 60d are driven. The power saving control will be described later.

制御信号生成部２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）又はＭＣＵ（Micro Computer Unit：マイクロコンピュータ装置）である。制御信号生成部２は、ステッピングモータ３０の動作を制御するためのコンピュータプログラムを実行することにより、ステッピングモータ３０を回転させたり、停止させたり、ステッピングモータ３０に対して上述した省電力制御を実行したりする。制御信号生成部２は、パルス周波数からモータの回転数を認識し、制御切替指令Ｐ１、Ｐ２を生成してもよく、ステッピングモータ３０の回転数を計測する不図示のエンコーダからの信号によりステッピングモータ３０の回転数を認識し、制御切替指令Ｐ１、Ｐ２を生成してもよい。   The control signal generation unit 2 is, for example, a CPU (Central Processing Unit) or an MCU (Micro Computer Unit). The control signal generation unit 2 executes a computer program for controlling the operation of the stepping motor 30 to rotate or stop the stepping motor 30 or execute the above-described power saving control on the stepping motor 30. To do. The control signal generator 2 may recognize the rotational speed of the motor from the pulse frequency and generate the control switching commands P1 and P2. The stepping motor is generated by a signal from an encoder (not shown) that measures the rotational speed of the stepping motor 30. It is also possible to recognize the rotational speed of 30 and generate the control switching commands P1 and P2.

信号演算部４は、制御信号生成部２が生成した電流指令値Ｉｃと、駆動電流値Ｉｄと、制御切替指令Ｐ１、Ｐ２とに基づいて、ステッピングモータ３０を駆動するための駆動信号Ｓｄ１、Ｓｄ２を生成する。そして、信号演算部４は、生成した駆動信号Ｓｄ１、Ｓｄ２を駆動回路６に与えることにより、ステッピングモータ３０のコイル３４ａ、３４ｂに電流を流して、ステッピングモータ３０を回転又は停止させる。すなわち、信号演算部４の駆動信号Ｓｄ１、Ｓｄ２により、駆動回路６を介して、ステッピングモータ３０を制御する。このように、本実施形態において、ステッピングモータ３０の駆動には、ステッピングモータ３０を回転させることと、ステッピングモータ３０を停止させることとの両方が含まれる。また、駆動信号Ｓｄ１、Ｓｄ２は、ステッピングモータ３０をＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御するための信号である。信号演算部４は、上述した機能を実現するための処理装置（例えば、マイクロコンピュータ）であり、本実施形態では、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：ディジタル信号処理装置）を用いる。ＤＳＰは、特定の処理に特化したマイクロプロセッサである。信号演算部４の詳細は後述する。   The signal calculation unit 4 drives the stepping motor 30 based on the current command value Ic generated by the control signal generation unit 2, the drive current value Id, and the control switching commands P1 and P2, Sd1 and Sd2. Is generated. Then, the signal calculation unit 4 supplies the generated drive signals Sd1 and Sd2 to the drive circuit 6, thereby causing current to flow through the coils 34a and 34b of the stepping motor 30 to rotate or stop the stepping motor 30. That is, the stepping motor 30 is controlled via the drive circuit 6 by the drive signals Sd1 and Sd2 of the signal calculation unit 4. Thus, in the present embodiment, driving the stepping motor 30 includes both rotating the stepping motor 30 and stopping the stepping motor 30. The drive signals Sd1 and Sd2 are signals for controlling the stepping motor 30 by PWM (Pulse Width Modulation). The signal calculation unit 4 is a processing device (for example, a microcomputer) for realizing the above-described functions, and a DSP (Digital Signal Processor) is used in the present embodiment. The DSP is a microprocessor specialized for specific processing. Details of the signal calculation unit 4 will be described later.

駆動回路６は、ステッピングモータ３０が有するコイル３４ａ（３４ｂ）の両端の導電部をそれぞれ電源６２の正極に接続可能な２つの正極側スイッチング素子６０ａ、６０ｃ及びコイル３４ａ（３４ｂ）の両端の導電部をそれぞれアース６３に接続可能な２つのアース側スイッチング素子６０ｂ、６０ｄを有する。このように、駆動回路６は、フルブリッジ回路である。駆動回路６は、それぞれの正極側スイッチング素子６０ａ、６０ｃ及びそれぞれのアース側スイッチング素子６０ｂ、６０ｄと並列に接続されたダイオード６１ａ、６１ｃ及びダイオード６１ｂ、６１ｄを有する。ダイオード６１ａ、６１ｃ及びダイオード６１ｂ、６１ｄは、アース６３から電源６２の正極に向かって電流を流すことができるように接続される。   The drive circuit 6 includes two positive-side switching elements 60a and 60c and conductive portions at both ends of the coil 34a (34b) that can connect the conductive portions at both ends of the coil 34a (34b) of the stepping motor 30 to the positive electrode of the power source 62, respectively. Have two ground side switching elements 60b and 60d that can be connected to the ground 63, respectively. Thus, the drive circuit 6 is a full bridge circuit. The drive circuit 6 includes diodes 61a and 61c and diodes 61b and 61d connected in parallel with the respective positive side switching elements 60a and 60c and the respective ground side switching elements 60b and 60d. The diodes 61 a and 61 c and the diodes 61 b and 61 d are connected so that current can flow from the ground 63 toward the positive electrode of the power source 62.

このような構成により、電源６２からの電流がダイオード６１ａ、６１ｃ及びダイオード６１ｂ、６１ｄに流れることはなく、電源６２による電流の方向とは逆の方向の電流が流れた場合に、この電流はダイオード６１ａ、６１ｃ及びダイオード６１ｂ、６１ｄを流れる。駆動回路６がこのように構成されることで、前記逆の方向の電流がダイオード６１ａ、６１ｃ及びダイオード６１ｂ、６１ｄに流れることで正極側スイッチング素子６０ａ、６０ｃ及びアース側スイッチング素子６０ｂ、６０ｄの破損を回避する。すなわち、ダイオード６１ａ、６１ｃ及びダイオード６１ｂ、６１ｄは、正極側スイッチング素子６０ａ、６０ｃ及びアース側スイッチング素子６０ｂ、６０ｄの保護回路として機能する。   With such a configuration, the current from the power source 62 does not flow to the diodes 61a and 61c and the diodes 61b and 61d. When a current in the direction opposite to the direction of the current by the power source 62 flows, this current is It flows through 61a, 61c and diodes 61b, 61d. By configuring the drive circuit 6 in this way, the current in the reverse direction flows through the diodes 61a and 61c and the diodes 61b and 61d, so that the positive side switching elements 60a and 60c and the ground side switching elements 60b and 60d are damaged. To avoid. That is, the diodes 61a and 61c and the diodes 61b and 61d function as a protection circuit for the positive side switching elements 60a and 60c and the ground side switching elements 60b and 60d.

本実施形態において、正極側スイッチング素子６０ａ、６０ｃ及びアース側スイッチング素子６０ｂ、６０ｄは、いずれもＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果型トランジスタ）である。なお、正極側スイッチング素子６０ａ、６０ｃのゲートに駆動信号Ｓｄ１が入力され、アース側スイッチング素子６０ｂ、６０ｄのゲートに駆動信号Ｓｄ２が入力される。なお、正極側スイッチング素子６０ａ、６０ｃ及びアース側スイッチング素子６０ｂ、６０ｄはＦＥＴに限定されるものではないが、ＦＥＴはゲート電圧を制御するため、ステッピングモータ３０に大電流を流す場合には好ましい。   In the present embodiment, the positive side switching elements 60a and 60c and the ground side switching elements 60b and 60d are all FETs (Field Effect Transistors). The drive signal Sd1 is input to the gates of the positive side switching elements 60a and 60c, and the drive signal Sd2 is input to the gates of the ground side switching elements 60b and 60d. The positive-side switching elements 60a and 60c and the ground-side switching elements 60b and 60d are not limited to FETs, but FETs are preferable when a large current flows through the stepping motor 30 because they control the gate voltage.

正極側スイッチング素子６０ａとアース側スイッチング素子６０ｂとは直列に接続される。より具体的には、正極側スイッチング素子６０ａのドレインとアース側スイッチング素子６０ｂのソースとが電気的に接続される。同様に、正極側スイッチング素子６０ｃのドレインとアース側スイッチング素子６０ｄのソースとが電気的に接続されることにより、両者は直列に接続される。したがって、コイル３４ａ（３４ｂ）の両端は、直列接続される正極側スイッチング素子６０ａとアース側スイッチング素子６０ｂとの間及び直列接続される正極側スイッチング素子６０ｃとアース側スイッチング素子６０ｄとの間にそれぞれ接続される。以下においては、必要に応じて正極側スイッチング素子６０ａを第１正極側素子６０ａ、正極側スイッチング素子６０ｃを第２正極側素子６０ｃ、アース側スイッチング素子６０ｂを第１アース側素子６０ｂ、アース側スイッチング素子６０ｄを第２アース側素子６０ｄというものとする。   The positive side switching element 60a and the ground side switching element 60b are connected in series. More specifically, the drain of the positive electrode side switching element 60a and the source of the earth side switching element 60b are electrically connected. Similarly, when the drain of the positive electrode side switching element 60c and the source of the ground side switching element 60d are electrically connected, they are connected in series. Therefore, both ends of the coil 34a (34b) are respectively connected between the positive side switching element 60a and the ground side switching element 60b connected in series and between the positive side switching element 60c and the ground side switching element 60d connected in series. Connected. In the following, if necessary, the positive side switching element 60a is the first positive side element 60a, the positive side switching element 60c is the second positive side element 60c, the ground side switching element 60b is the first ground side element 60b, and the ground side switching is performed. The element 60d is referred to as a second ground side element 60d.

コイル３４ａ（３４ｂ）と駆動回路６との間には、ステッピングモータ３０に流れる電流、より具体的にはコイル３４ａ（３４ｂ）に流れる電流を検出するための駆動電流検出手段として、電流検出回路８ａ（８ｂ）が直列に接続される。なお、電流検出回路８ａはコイル３４ａに対応し、電流検出回路８ｂはコイル３４ｂに対応したものであることを意味する。電流検出回路８ａ（８ｂ）が検出した電流の値は、ステッピングモータ３０（より具体的には、コイル３４ａ（３４ｂ））に流れてステッピングモータ３０を駆動する電流（駆動電流）の値、すなわち駆動電流値Ｉｄである。なお、前記駆動電流は、電流検出回路８ａ（８ｂ）内のシャント抵抗により電圧に変換されて出力される。したがって、本実施形態においては、駆動電流値Ｉｄは電圧で出力される。信号演算部４は、駆動電流値Ｉｄを取得し、駆動信号Ｓｄ１、Ｓｄ２を生成するために用いる。   Between the coil 34a (34b) and the drive circuit 6, a current detection circuit 8a is provided as a drive current detection means for detecting a current flowing through the stepping motor 30, more specifically, a current flowing through the coil 34a (34b). (8b) are connected in series. The current detection circuit 8a corresponds to the coil 34a, and the current detection circuit 8b corresponds to the coil 34b. The value of the current detected by the current detection circuit 8a (8b) is the value of the current (drive current) that flows through the stepping motor 30 (more specifically, the coil 34a (34b)) and drives the stepping motor 30, that is, the drive The current value Id. The drive current is converted into a voltage by a shunt resistor in the current detection circuit 8a (8b) and output. Therefore, in the present embodiment, the drive current value Id is output as a voltage. The signal calculation unit 4 acquires the drive current value Id and uses it to generate the drive signals Sd1 and Sd2.

本実施形態において、モータ制御装置１は、少なくとも信号演算部４を有していればよく、制御信号生成部２と駆動回路６との少なくとも一方は、モータ制御装置１とは別個に用意されていてもよい。また、モータ制御装置１が制御信号生成部２と信号演算部４とを有する場合、本実施形態のように、これらを別個の処理装置（例えば、マイクロコンピュータ）として用意してもよい。また、モータ制御装置１は、制御信号生成部２と信号演算部４とを一つの処理装置（例えば、マイクロコンピュータ）に統合し、別個のコンピュータプログラムを前記処理装置が実行することにより、それぞれの機能を実現するようにしてもよい。次に、信号演算部４についてより詳細に説明する。   In the present embodiment, the motor control device 1 only needs to have at least the signal calculation unit 4, and at least one of the control signal generation unit 2 and the drive circuit 6 is prepared separately from the motor control device 1. May be. Moreover, when the motor control apparatus 1 has the control signal generation part 2 and the signal calculating part 4, you may prepare these as separate processing apparatuses (for example, microcomputer) like this embodiment. In addition, the motor control device 1 integrates the control signal generation unit 2 and the signal calculation unit 4 into one processing device (for example, a microcomputer), and each processing device executes a separate computer program so that You may make it implement | achieve a function. Next, the signal calculation unit 4 will be described in more detail.

図３は、本実施形態に係るモータ制御装置が有する信号演算部の構成を示す説明図である。信号演算部４は、偏差生成部４０と、駆動信号生成部４１と、三角波発生部４２と、ゲイン調整部４３と、を含む。また、信号演算部４は、駆動信号生成部４１が生成した駆動信号Ｓｄを、駆動回路６へ送信する駆動信号Ｓｄ１、Ｓｄ２に加工する出力部４４を有する。これらによって、信号演算部４は、ステッピングモータ３０を駆動する電流を制御するためのＡ／Ｄ変換機能及びＰＷＭ制御機能を有する。   FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a signal calculation unit included in the motor control device according to the present embodiment. The signal calculation unit 4 includes a deviation generation unit 40, a drive signal generation unit 41, a triangular wave generation unit 42, and a gain adjustment unit 43. Further, the signal calculation unit 4 includes an output unit 44 that processes the drive signal Sd generated by the drive signal generation unit 41 into drive signals Sd1 and Sd2 that are transmitted to the drive circuit 6. Thus, the signal calculation unit 4 has an A / D conversion function and a PWM control function for controlling the current for driving the stepping motor 30.

偏差生成部４０は、図２に示す制御信号生成部２が生成したステッピングモータ３０に対する電流指令値Ｉｃと、ステッピングモータ３０に流れる駆動電流値Ｉｄとの偏差ｄ（＝Ｉｃ−Ｉｄ）を求め、ゲイン調整部４３が生成した所定のゲインＧを偏差ｄに与えた電流値偏差Ｄ（＝ｄ×Ｇ）を生成する。駆動信号生成部４１は、電流値偏差Ｄからステッピングモータ３０を駆動するための駆動信号Ｓｄを生成する。このとき、駆動信号生成部４１は、三角波発生部４２が発生した三角波Ｖｔを用いて駆動信号Ｓｄを生成する。ゲインＧは、電流値偏差Ｄの重み付けである。Ｇが大きいほどＰＷＭ信号のＯＮデューティーの変化が大きくなり、電流応答性は向上するが、Ｇは大きすぎると電流が変化する際にオーバーシュートが発生し、電流が不安定となる。このため、Ｇは適切な値となるようにする必要がある。本実施形態においては、大きさの異なるゲインを２種類用意し、上述した省電力制御が実行される場合において、ステッピングモータ３０を流れる電流を低下させる必要がある場合は、この場合以外に用いるゲインよりも大きいゲインを用いる。次に、駆動信号Ｓｄを生成する方法の一例を説明する。   The deviation generator 40 obtains a deviation d (= Ic−Id) between the current command value Ic for the stepping motor 30 generated by the control signal generator 2 shown in FIG. 2 and the drive current value Id flowing through the stepping motor 30. A current value deviation D (= d × G) is generated by giving the predetermined gain G generated by the gain adjusting unit 43 to the deviation d. The drive signal generator 41 generates a drive signal Sd for driving the stepping motor 30 from the current value deviation D. At this time, the drive signal generator 41 generates the drive signal Sd using the triangular wave Vt generated by the triangular wave generator 42. The gain G is a weighting of the current value deviation D. As G increases, the change in the ON duty of the PWM signal increases and current response improves. However, if G is too large, overshoot occurs when the current changes, and the current becomes unstable. For this reason, G needs to be an appropriate value. In the present embodiment, two types of gains of different sizes are prepared, and when the above-described power saving control is executed, if the current flowing through the stepping motor 30 needs to be reduced, the gain used in other cases is used. Use a larger gain. Next, an example of a method for generating the drive signal Sd will be described.

図４、図５は、制御信号の生成方法を示す説明図である。三角波発生部４２は、図４、図５に示すような三角波Ｖｔを発生させる。駆動信号生成部４１は、三角波Ｖｔと電流値偏差Ｄとを比較して、Ｖｔ≦Ｄである場合にはＯＮ信号を生成し（図４、図５の時間ｔ１〜ｔ２）、Ｖｔ＞Ｄである場合にはＯＦＦ信号を生成する（図４、図５の時間ｔ２〜ｔ３）。このようにして得られたＯＮ信号とＯＦＦ信号とを組み合わせたＯＮ／ＯＦＦ信号が、駆動信号Ｓｄである。三角波Ｖｔの１周期が駆動信号Ｓｄの１周期に相当する。   4 and 5 are explanatory diagrams showing a method for generating a control signal. The triangular wave generator 42 generates a triangular wave Vt as shown in FIGS. The drive signal generation unit 41 compares the triangular wave Vt with the current value deviation D and generates an ON signal when Vt ≦ D (time t1 to t2 in FIGS. 4 and 5), and Vt> D. In some cases, an OFF signal is generated (time t2 to t3 in FIGS. 4 and 5). The ON / OFF signal obtained by combining the ON signal and the OFF signal thus obtained is the drive signal Sd. One cycle of the triangular wave Vt corresponds to one cycle of the drive signal Sd.

図４、図５から分かるように、電流値偏差Ｄが大きくなると、駆動信号Ｓｄの１周期におけるＯＮ時間が長くなり、電流値偏差Ｄが小さくなると、駆動信号Ｓｄの１周期におけるＯＦＦ時間が長くなる。駆動信号ＳｄがＯＮ信号である場合にステッピングモータ３０へ電流が流れ、駆動信号ＳｄがＯＦＦ信号である場合にステッピングモータ３０へ電流は流れない。そして、駆動信号ＳｄのＯＮ時間が長いほど、ステッピングモータ３０には多くの電流が流れる。このように、駆動信号Ｓｄは、ＯＮ時間の長さ（時間ｔ１とｔ２との間隔でありパルス幅という）によってステッピングモータ３０に流れる電流の大きさを変更する。駆動信号Ｓｄのパルス幅に基づきステッピングモータ３０に流れる電流の大きさを変更する制御が、ＰＷＭ制御である。   As can be seen from FIGS. 4 and 5, when the current value deviation D increases, the ON time in one cycle of the drive signal Sd increases, and when the current value deviation D decreases, the OFF time in one cycle of the drive signal Sd increases. Become. When the drive signal Sd is an ON signal, a current flows to the stepping motor 30, and when the drive signal Sd is an OFF signal, no current flows to the stepping motor 30. The longer the ON time of the drive signal Sd, the more current flows through the stepping motor 30. Thus, the drive signal Sd changes the magnitude of the current flowing through the stepping motor 30 according to the length of the ON time (the interval between the times t1 and t2, which is referred to as the pulse width). Control for changing the magnitude of the current flowing through the stepping motor 30 based on the pulse width of the drive signal Sd is PWM control.

ゲイン調整部４３は、コイル３４ａ（３４ｂ）の自己誘導によってコイル３４ａ（３４ｂ）から流れる電流をコイル３４ａ（３４ｂ）自体に還流するように駆動回路６が制御される場合において、駆動電流値Ｉｄの絶対値を減少させる必要があるときには、駆動電流値Ｉｄの絶対値を減少させる必要がないときよりもゲインＧを大きくする。すなわち、ゲイン調整部４３は、上述した省電力制御の実行時において、駆動電流値Ｉｄの絶対値が電流指令値Ｉｃの絶対値以上であるときには、駆動電流値Ｉｄの絶対値が電流指令値Ｉｃの絶対値よりも小さいときよりもゲインＧを大きくする。   When the drive circuit 6 is controlled so that the current flowing from the coil 34a (34b) is returned to the coil 34a (34b) itself by the self-induction of the coil 34a (34b), the gain adjusting unit 43 has the drive current value Id. When it is necessary to decrease the absolute value, the gain G is set larger than when it is not necessary to decrease the absolute value of the drive current value Id. That is, when the absolute value of the drive current value Id is equal to or larger than the absolute value of the current command value Ic during the execution of the power saving control described above, the gain adjustment unit 43 determines that the absolute value of the drive current value Id is the current command value Ic. The gain G is made larger than when it is smaller than the absolute value of.

出力部４４は、駆動信号生成部４１が生成した駆動信号Ｓｄを取得して、駆動回路６に出力する。出力部４４は、第１反転部４５と、第１論理積演算部４６と、第２論理積演算部４７と、第２反転部４８と、第３反転部４９とを含む。第１論理積演算部４６は、図２に示す制御信号生成部２からの制御切替指令Ｐ１と駆動信号Ｓｄとが入力されて、両者の論理積を駆動信号Ｓｄ１として出力する。第２論理積演算部４７は、制御信号生成部２からの制御切替指令Ｐ２と第１反転部４５を通過した駆動信号Ｓｄとが入力されて、両者の論理積を駆動信号Ｓｄ２として出力する。なお、第１反転部４５によって、駆動信号Ｓｄは反転している。以下においては、説明の便宜上、必要に応じて駆動信号Ｓｄ１を第１駆動信号Ｓｄ１、駆動信号Ｓｄ２を第２駆動信号Ｓｄ２という。第１駆動信号Ｓｄ１は駆動信号Ｓｄに等しく、第２駆動信号Ｓｄ２は駆動信号Ｓｄを反転させた信号に等しい。   The output unit 44 acquires the drive signal Sd generated by the drive signal generation unit 41 and outputs it to the drive circuit 6. The output unit 44 includes a first inversion unit 45, a first AND operation unit 46, a second AND operation unit 47, a second inversion unit 48, and a third inversion unit 49. The first logical product operation unit 46 receives the control switching command P1 and the drive signal Sd from the control signal generation unit 2 shown in FIG. 2, and outputs the logical product of both as the drive signal Sd1. The second AND operation unit 47 receives the control switching command P2 from the control signal generation unit 2 and the drive signal Sd that has passed through the first inversion unit 45, and outputs the logical product of both as the drive signal Sd2. Note that the drive signal Sd is inverted by the first inversion unit 45. In the following, for convenience of explanation, the drive signal Sd1 is referred to as a first drive signal Sd1, and the drive signal Sd2 is referred to as a second drive signal Sd2 as necessary. The first drive signal Sd1 is equal to the drive signal Sd, and the second drive signal Sd2 is equal to a signal obtained by inverting the drive signal Sd.

第１論理積演算部４６が出力した第１駆動信号Ｓｄ１は、第１正極側素子６０ａのゲートに直接入力されるとともに、第２反転部４８を通過してから第１アース側素子６０ｂのゲートに入力される。第２論理積演算部４７が出力した第２駆動信号Ｓｄ２は、第２正極側素子６０ｃのゲートに直接入力されるとともに、第３反転部４９を通過してから第２アース側素子６０ｄのゲートに入力される。   The first drive signal Sd1 output from the first AND operation unit 46 is directly input to the gate of the first positive electrode side element 60a, and after passing through the second inversion unit 48, the gate of the first ground side element 60b. Is input. The second drive signal Sd2 output from the second AND operation unit 47 is directly input to the gate of the second positive side element 60c, and after passing through the third inversion unit 49, the gate of the second ground side element 60d. Is input.

このように、第１正極側素子６０ａのゲートには第１駆動信号Ｓｄ１が入力され、第２正極側素子６０ｃのゲートには第２駆動信号Ｓｄ２が入力される。第１アース側素子６０ｂのゲートに入力される信号は、第２反転部４８が第１駆動信号Ｓｄ１を反転させた出力なので、第２駆動信号Ｓｄ２になる。また、第２アース側素子６０ｄのゲートに入力される信号は、第１反転部４５が駆動信号Ｓｄを反転させた信号、すなわち第２駆動信号Ｓｄ２を第３反転部４９が再度反転させた出力なので、駆動信号Ｓｄ、すなわち第１駆動信号Ｓｄ１になる。このように、第１正極側素子６０ａと第２アース側素子６０ｄとは第１駆動信号Ｓｄ１によって駆動され、第２正極側素子６０ｃと第１アース側素子６０ｂとは第２駆動信号Ｓｄ２によって駆動される。   Thus, the first drive signal Sd1 is input to the gate of the first positive electrode side element 60a, and the second drive signal Sd2 is input to the gate of the second positive electrode side element 60c. Since the signal input to the gate of the first ground side element 60b is an output obtained by inverting the first drive signal Sd1 by the second inverter 48, the second drive signal Sd2 is obtained. The signal input to the gate of the second ground side element 60d is a signal obtained by inverting the drive signal Sd by the first inverting unit 45, that is, an output obtained by inverting the second drive signal Sd2 again by the third inverting unit 49. Therefore, the drive signal Sd, that is, the first drive signal Sd1 is obtained. Thus, the first positive electrode side element 60a and the second ground side element 60d are driven by the first drive signal Sd1, and the second positive electrode side element 60c and the first ground side element 60b are driven by the second drive signal Sd2. Is done.

上述したように、信号演算部４は、偏差生成部４０と、駆動信号生成部４１と、三角波発生部４２と、ゲイン調整部４３と、出力部４４とを構成部として含む。信号演算部４は、自身の記憶部に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、これらの構成部の機能を実現する。すなわち、信号演算部４は、ソフトウェアによって自身の機能を実現するものである。このため、前記コンピュータプログラムを暗号化しておけば、信号演算部４の機能を解析することは困難になるので、不正な改造のおそれを低減できる。また、ステッピングモータ３０の仕様及びステッピングモータ３０の適用対象であるミシンの仕様等が変更された場合でも、それに対応したコンピュータプログラムに書き換えるだけで、同じ信号演算部４で対応できるので、利便性が向上する。   As described above, the signal calculation unit 4 includes the deviation generation unit 40, the drive signal generation unit 41, the triangular wave generation unit 42, the gain adjustment unit 43, and the output unit 44 as constituent units. The signal calculation unit 4 implements the functions of these components by executing a computer program stored in its own storage unit. That is, the signal calculation unit 4 realizes its function by software. For this reason, if the computer program is encrypted, it becomes difficult to analyze the function of the signal calculation unit 4, so that the possibility of unauthorized modification can be reduced. Further, even when the specifications of the stepping motor 30 and the specifications of the sewing machine to which the stepping motor 30 is applied are changed, the same signal calculation unit 4 can cope with the change by simply rewriting the computer program corresponding thereto, which is convenient. improves.

図６は、ステッピングモータの励磁方法を説明する模式図である。図１に示す２相バイポーラ型のステッピングモータ３０は、２つのコイル３４ａ、３４ｂを有する。ステッピングモータ３０のコイル３４ａ、３４ｂに電流を与える方法（励磁方法）はいくつか存在するが、例えば、Ａ相（コイル３４ａ）とＢ相（コイル３４ｂ）とを交互に切り替えて電流を流す１−２相励磁方式という方法がある。この方法は、一相励磁又は二相励磁と比較して、ステップ角度を半分にすることができるので、滑らかな回転が得られるという利点がある。   FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a stepping motor excitation method. The two-phase bipolar stepping motor 30 shown in FIG. 1 has two coils 34a and 34b. There are several methods (excitation methods) for applying current to the coils 34a and 34b of the stepping motor 30. For example, the current is supplied by alternately switching between the A phase (coil 34a) and the B phase (coil 34b). There is a method called a two-phase excitation method. This method has an advantage that a smooth rotation can be obtained because the step angle can be halved as compared with one-phase excitation or two-phase excitation.

１−２相励磁の場合、それぞれのコイル３４ａ、３４ｂに流す電流の組み合わせは、図６に示すように、０〜７の８パターンある。図６のステップ０、１、２、３、４、５、６、７における組み合わせの順にコイル３４ａ、３４ｂを励磁して、それぞれのコイル３４ａ、３４ｂに流す電流を切り替えることで、ステッピングモータ３０は回転する。Ａ相、すなわちコイル３４ａについて、駆動回路６の動作を説明する。   In the case of 1-2 phase excitation, there are eight patterns of 0 to 7 as shown in FIG. 6 for combinations of currents flowing through the coils 34a and 34b. By exciting the coils 34a and 34b in the order of the combinations in steps 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 in FIG. 6 and switching the currents flowing through the coils 34a and 34b, the stepping motor 30 is Rotate. The operation of the drive circuit 6 will be described for the A phase, that is, the coil 34a.

図７−１、図７−２は、ステッピングモータの駆動時における駆動回路の動作を示す説明図である。図８〜図１０は、ステッピングモータのコイルを流れる電流の変化を示す模式図である。図６のステップ０、１、２でコイル３４ａに流れる電流は、図７−１の矢印Ｅ方向（電源６２の正極からアース６３へ向かう方向、以下、＋方向と定義する）に流れる。このとき、第１正極側素子６０ａと第２アース側素子６０ｄとがＯＮ／ＯＦＦを繰り返してコイル３４ａに流れる駆動電流値Ｉｄを制御する。すると、図８のＯＮの部分に示すように、コイル３４ａを流れる駆動電流値Ｉｄは増加する。   7A and 7B are explanatory diagrams illustrating the operation of the drive circuit when the stepping motor is driven. 8 to 10 are schematic diagrams showing changes in the current flowing through the coil of the stepping motor. The current that flows through the coil 34a in steps 0, 1, and 2 in FIG. 6 flows in the direction of arrow E in FIG. 7A (the direction from the positive electrode 62 to the ground 63, hereinafter referred to as the + direction). At this time, the first positive electrode side element 60a and the second ground side element 60d repeat ON / OFF to control the drive current value Id flowing through the coil 34a. Then, as shown in the ON part of FIG. 8, the drive current value Id flowing through the coil 34a increases.

第１正極側素子６０ａと第２アース側素子６０ｄとがＯＦＦの場合、第２アース側素子６０ｂのダイオード６１ｂとコイル３４ａと第１正極側素子６０ｃのダイオード６１ｃとを通って、電流が電源６２に戻る方向で流れる（図７−２の矢印Ｆで示す方向）。これは、第１正極側素子６０ａと第２アース側素子６０ｄとがＯＦＦされた場合、コイル３４ａは自己誘導によりこれまで流れていた方向に電流を流そうとするためである。この場合、ダイオード６１ｂ、６１ｃの発熱を抑えるため、第２アース側素子６０ｂ及び第１正極側素子６０ｃがＯＮに制御される。すると、図８のＯＦＦの部分に示すように、コイル３４ａを流れる駆動電流値Ｉｄは減少する。   When the first positive side element 60a and the second ground side element 60d are OFF, the current passes through the diode 61b of the second ground side element 60b, the coil 34a, and the diode 61c of the first positive side element 60c, and the current is supplied from the power source 62. In the direction returning to (the direction indicated by the arrow F in FIG. 7-2). This is because when the first positive electrode side element 60a and the second ground side element 60d are turned off, the coil 34a tries to flow current in the direction that has been flowing so far by self-induction. In this case, in order to suppress the heat generation of the diodes 61b and 61c, the second ground side element 60b and the first positive electrode side element 60c are controlled to be ON. Then, as shown in the OFF portion of FIG. 8, the drive current value Id flowing through the coil 34a decreases.

図６に示すステップ３、７において、電流指令値Ｉｃは０Ａ（アンペア）となる。これは、駆動電流値Ｉｄが０Ａ（アンペア）となることを意味する。このとき、コイル３４ａの電流が＋方向とその逆方向（−方向）とを交互に流れるように、第１正極側素子６０ａ及び第２アース側素子６０ｄと第２正極側素子６０ｃと第１アース側素子６０ｂとがＯＮ／ＯＦＦする（図９参照）。その結果、コイル３４ａを流れる電流の平均値は０Ａになるので、駆動電流値Ｉｄは０Ａになる。図６に示すステップ４、５、６においては、コイル３４ａを流れる電流の方向が−方向となる（図１０参照）。   In steps 3 and 7 shown in FIG. 6, the current command value Ic is 0 A (ampere). This means that the drive current value Id becomes 0 A (ampere). At this time, the first positive electrode side element 60a, the second ground side element 60d, the second positive electrode side element 60c, and the first ground are arranged so that the current of the coil 34a alternately flows in the + direction and the opposite direction (− direction). The side element 60b is turned ON / OFF (see FIG. 9). As a result, since the average value of the current flowing through the coil 34a is 0A, the drive current value Id is 0A. In steps 4, 5, and 6 shown in FIG. 6, the direction of the current flowing through the coil 34a is the negative direction (see FIG. 10).

コイル３４ａを流れる電流の傾きが正であるとき、第１正極側素子６０ａ及び第２アース側素子６０ｄがＯＮする（図７−１）。また、コイル３４ａを流れる電流の傾きが負であるとき、第２正極側素子６０ｃ及び第１アース側素子６０ｂがＯＮする（図７−２）。前記傾きは、コイル３４ａに加わっている電圧に左右されるが、この電圧は電源６２の電圧（電源電圧）Ｖｃｃとなるため、前記傾きは略同じ大きさとなる（図８〜図９）。前記傾きによる電流変化分は、電流指令値Ｉｃの大きさに関わらず、略同一となり、鉄損の原因となる。すなわち、ステッピングモータ３０の発熱を抑えるために、ステッピングモータ３０の停止中においてコイル３４ａ、３４ｂを流れる電流を小さくしても、この電流による銅損は低減させることができるが、鉄損を低減させることはできない。そこで、上述した省電力制御により、ステッピングモータ３０の発熱を抑制する。   When the slope of the current flowing through the coil 34a is positive, the first positive electrode side element 60a and the second ground side element 60d are turned on (FIG. 7-1). Further, when the slope of the current flowing through the coil 34a is negative, the second positive side element 60c and the first ground side element 60b are turned on (FIG. 7-2). Although the inclination depends on the voltage applied to the coil 34a, this voltage becomes the voltage (power supply voltage) Vcc of the power source 62, and therefore the inclinations are substantially the same (FIGS. 8 to 9). The amount of current change due to the inclination is substantially the same regardless of the magnitude of the current command value Ic, causing iron loss. That is, in order to suppress the heat generation of the stepping motor 30, even if the current flowing through the coils 34a and 34b is reduced while the stepping motor 30 is stopped, the copper loss due to this current can be reduced, but the iron loss is reduced. It is not possible. Therefore, the heat generation of the stepping motor 30 is suppressed by the power saving control described above.

図１１、図１２は、省電力制御を実行する際における駆動回路の動作を説明するための図である。図１３、図１４は、省電力制御時に、ステッピングモータのコイルを流れる電流の変化を示す模式図である。ステッピングモータ３０の発熱を抑制する制御を、便宜上、省電力制御という。省電力制御は、図２、図３に示す制御信号生成部２が、制御切替指令Ｐ１、Ｐ２を信号演算部４に与えることにより実行される。なお、省電力制御はステッピングモータ３０の停止時に実施するが、これに加えて、ステッピングモータ３０の低速回転時、具体的はステッピングモータ３０の回転数が２００ｒｐｍ以下又は３００ｒｐｍ以下のときに実施してもよい。   11 and 12 are diagrams for explaining the operation of the drive circuit when executing power saving control. FIG. 13 and FIG. 14 are schematic diagrams showing changes in the current flowing through the coil of the stepping motor during power saving control. Control for suppressing the heat generation of the stepping motor 30 is referred to as power saving control for convenience. The power saving control is executed when the control signal generation unit 2 shown in FIGS. 2 and 3 gives the control switching commands P1 and P2 to the signal calculation unit 4. The power saving control is performed when the stepping motor 30 is stopped. In addition, the power saving control is performed when the stepping motor 30 rotates at a low speed, specifically when the rotation speed of the stepping motor 30 is 200 rpm or less or 300 rpm or less. Also good.

省電力制御を実行しない場合、すなわち、ステッピングモータ３０の通常回転時において、制御切替指令Ｐ１、Ｐ２はともに１になっている。このため、図３に示す第１論理積演算部４６に入力される制御切替指令Ｐ１及び第２論理積演算部４７に入力される制御切替指令Ｐ２はいずれも１になる。その結果、第１論理積演算部４６及び第２論理積演算部４７の出力は、制御切替指令Ｐ１、Ｐ２以外の入力がそのまま出力される。具体的には、第１論理積演算部４６からは駆動信号Ｓｄが第１駆動信号Ｓｄ１として出力され、第２論理積演算部４７からは駆動信号Ｓｄが反転された第２駆動信号Ｓｄ２が出力される。このため、駆動回路６のそれぞれの素子は、第１駆動信号Ｓｄ１と第２駆動信号Ｓｄ２とにより、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。   When the power saving control is not executed, that is, during the normal rotation of the stepping motor 30, both the control switching commands P1 and P2 are 1. For this reason, both the control switching command P1 input to the first AND operation unit 46 and the control switching command P2 input to the second AND operation unit 47 shown in FIG. As a result, the outputs of the first AND operation unit 46 and the second AND operation unit 47 are output as they are except for the control switching commands P1 and P2. Specifically, the first AND operation unit 46 outputs the drive signal Sd as the first drive signal Sd1, and the second AND operation unit 47 outputs the second drive signal Sd2 obtained by inverting the drive signal Sd. Is done. For this reason, each element of the drive circuit 6 repeats ON / OFF according to the first drive signal Sd1 and the second drive signal Sd2.

図７−１に示すように、第１正極側素子６０ａ及び第２アース側素子６０ｄがＯＮ、第２正極側素子６０ｃ及び第１アース側素子６０ｂがＯＦＦの場合、コイル３４ａ（３４ｂ）には、図７−１の矢印Ｅで示す方向に電流が流れる。また、図７−２に示すように、第２正極側素子６０ｃ及び第１アース側素子６０ｂがＯＮ、第１正極側素子６０ａ及び第２アース側素子６０ｄがＯＦＦの場合、コイル３４ａ（３４ｂ）に流れる電流は、矢印Ｆで示すように、アース６３から電源６２の正極に向かう。   As shown in FIG. 7A, when the first positive electrode side element 60a and the second ground side element 60d are ON and the second positive electrode side element 60c and the first ground side element 60b are OFF, the coil 34a (34b) , Current flows in the direction indicated by arrow E in FIG. Further, as shown in FIG. 7B, when the second positive electrode side element 60c and the first ground side element 60b are ON, and the first positive electrode side element 60a and the second ground side element 60d are OFF, the coil 34a (34b) As shown by the arrow F, the current flowing through the current flows from the ground 63 to the positive electrode of the power source 62.

次に、省電力制御を説明する。省電力制御は、例えば、ステッピングモータ３０の停止中又は低速回転時に行われる。省電力制御を実行するにあたって、コイル３４ａ（３４ｂ）を流れる電流が＋方向である場合、図２に示す制御信号生成部２は、制御切替指令Ｐ１＝１、Ｐ２＝０を生成する。また、コイル３４ａ（３４ｂ）を流れる電流が−方向である場合、図２に示す制御信号生成部２は、制御切替指令Ｐ１＝０、Ｐ２＝１を生成する。また、コイル３４ａ（３４ｂ）を流れる電流が０Ａである場合、図２に示す制御信号生成部２は、制御切替指令Ｐ１＝０、Ｐ２＝０を生成する。   Next, power saving control will be described. The power saving control is performed, for example, when the stepping motor 30 is stopped or during low-speed rotation. In executing the power saving control, when the current flowing through the coil 34a (34b) is in the + direction, the control signal generator 2 shown in FIG. 2 generates the control switching commands P1 = 1 and P2 = 0. When the current flowing through the coil 34a (34b) is in the negative direction, the control signal generation unit 2 illustrated in FIG. 2 generates the control switching commands P1 = 0 and P2 = 1. When the current flowing through the coil 34a (34b) is 0 A, the control signal generator 2 shown in FIG. 2 generates control switching commands P1 = 0 and P2 = 0.

図１１、図１２は、省電力制御において、コイル３４ａ（３４ｂ）を流れる電流が＋方向である場合を示す。このとき、Ｐ１＝１、Ｐ２＝０なので、図３の第１論理積演算部４６からは第１駆動信号Ｓｄ１が出力され、第２論理積演算部４７からは０が出力される。したがって、省電力制御において、コイル３４ａ（３４ｂ）を流れる電流が＋方向である場合、第１正極側素子６０ａ及び第１アース側素子６０ｂはＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、第２正極側素子６０ｃは常時ＯＦＦに、第２アース側素子６０ｄは常時ＯＮになる。なお、第１正極側素子６０ａがＯＮのとき第１アース側素子６０ｂはＯＦＦになり、第１正極側素子６０ａがＯＦＦのとき第１アース側素子６０ｂはＯＮになる。   11 and 12 show a case where the current flowing through the coil 34a (34b) is in the + direction in the power saving control. At this time, since P1 = 1 and P2 = 0, the first driving signal Sd1 is output from the first AND operation unit 46 in FIG. 3, and 0 is output from the second AND operation unit 47. Accordingly, in the power saving control, when the current flowing through the coil 34a (34b) is in the + direction, the first positive electrode side element 60a and the first ground side element 60b are repeatedly turned ON / OFF, and the second positive electrode side element 60c is always turned on. When OFF, the second ground side element 60d is always ON. When the first positive electrode side element 60a is ON, the first ground side element 60b is OFF, and when the first positive electrode side element 60a is OFF, the first ground side element 60b is ON.

図１１に示すように、省電力制御において、第１正極側素子６０ａがＯＮで第２アース側素子６０ｄがＯＮである場合、コイル３４ａ（３４ｂ）を流れる電流は、図１１の矢印Ｅで示す方向に流れる。第１正極側素子６０ａがＯＦＦ、第１アース側素子６０ｂがＯＮになったとき、第２正極側素子６０ｃはＯＦＦ、第２アース側素子６０ｄはＯＮである。このため、図１２に示すように、自己誘導によりコイル３４ａ（３４ｂ）から流れる電流は、第２正極側素子６０ｃのダイオード６１ｃを通って電源６２へ還らず、第１アース側素子６０ｂ及び第２アース側素子６０ｄを通ってコイル３４ａ（３４ｂ）自体に環流する（図１２の矢印Ｇで示す方向）。このとき、コイル３４ａ（３４ｂ）の電流の流れを妨げるような逆向きの電圧は加わらないため、電流の減少は、図１３に示すように非常に穏やかになる。   As shown in FIG. 11, in the power saving control, when the first positive electrode side element 60a is ON and the second ground side element 60d is ON, the current flowing through the coil 34a (34b) is indicated by an arrow E in FIG. Flow in the direction. When the first positive side element 60a is OFF and the first ground side element 60b is ON, the second positive side element 60c is OFF and the second ground side element 60d is ON. For this reason, as shown in FIG. 12, the current flowing from the coil 34a (34b) by self-induction does not return to the power source 62 through the diode 61c of the second positive-side element 60c, but the first ground-side element 60b and the second It circulates in the coil 34a (34b) itself through the ground side element 60d (in the direction indicated by arrow G in FIG. 12). At this time, since a reverse voltage that prevents the current flow in the coil 34a (34b) is not applied, the decrease in the current becomes very gentle as shown in FIG.

その結果、コイル３４ａ（３４ｂ）を流れる電流の変化分（電流リップル）は、図９に示す場合と比較して非常に小さいものとなる。その結果、省電力制御は、ステッピングモータ３０の鉄損による発熱を低減できるという効果がある。そして、ステッピングモータ３０の停止時又は低速回転時において、ステッピングモータ３０を流れる電流が一定状態のときに省電力制御を実行することにより、ステッピングモータ３０を適用したミシンの待機時における消費電力を低減することができる。   As a result, the amount of change (current ripple) in the current flowing through the coil 34a (34b) is very small compared to the case shown in FIG. As a result, the power saving control has an effect that heat generation due to iron loss of the stepping motor 30 can be reduced. When the stepping motor 30 is stopped or rotated at a low speed, the power saving control is executed when the current flowing through the stepping motor 30 is constant, thereby reducing the power consumption during standby of the sewing machine to which the stepping motor 30 is applied. can do.

しかしながら、省電力制御時は、ステッピングモータ３０に流れる電流（駆動電流）を減少させる際の応答性が低いため、電流指令値Ｉｃよりも大きい電流がステッピングモータ３０のコイル３４ａ、３４ｂに流れてしまうことがある。これは、図１４に示すように、省電力制御ではコイル３４ａ、３４ｂを流れる電流の減少が緩やかになるため、駆動電流値Ｉｄが電流指令値Ｉｃまで低減しないうちに、次のＰＷＭ制御のＯＮ時間に入ってしまう。次のＰＷＭ制御はＯＮの割合が前回よりも少なくなるので、駆動電流値Ｉｄは順次減少していき、何回かＰＷＭ制御を繰り返すことで駆動電流値Ｉｄは電流指令値Ｉｃまで減少する。コイル３４ａ、３４ｂを流れる電流が増加する際には、通常の制御、すなわち省電力制御以外の制御と同様の傾きで増加するので応答性は問題ない。しかし、コイル３４ａ、３４ｂを流れる電流が減少する場合のみ応答性が低下するので、その間余分な電流が流れ、ステッピングモータ３０の消費電力を十分に低減できないことがある。   However, at the time of power saving control, since the response when the current (drive current) flowing through the stepping motor 30 is reduced is low, a current larger than the current command value Ic flows through the coils 34a and 34b of the stepping motor 30. Sometimes. As shown in FIG. 14, in the power saving control, the current flowing through the coils 34a and 34b is gradually reduced, so that the next PWM control is turned on before the drive current value Id is reduced to the current command value Ic. It ’s time. In the next PWM control, since the ON ratio becomes smaller than the previous time, the drive current value Id decreases sequentially, and the drive current value Id decreases to the current command value Ic by repeating the PWM control several times. When the current flowing through the coils 34a and 34b increases, the response increases with the same inclination as in normal control, that is, control other than power saving control. However, since the responsiveness is lowered only when the currents flowing through the coils 34a and 34b are reduced, excess current flows during that time, and the power consumption of the stepping motor 30 may not be sufficiently reduced.

コイル３４ａ、３４ｂを流れる電流が減少する場合におけるＰＷＭ制御のＯＦＦ時間を十分に確保するため、図２、図３に示す信号演算部４からの電流値偏差Ｄを−（マイナス）方向に大きくすることが有効である。このためには、信号演算部４が有するゲイン調整部４３が生成するゲインＧを大きくすればよい。しかし、ゲインＧを大きくすると、通常の制御及び省電力制御でコイル３４ａ、３４ｂを流れる電流が増加する際には、前記電流が過剰に増加する結果、オーバーシュートが発生するおそれがある。   In order to ensure a sufficient PWM control OFF time when the current flowing through the coils 34a and 34b decreases, the current value deviation D from the signal calculation unit 4 shown in FIGS. 2 and 3 is increased in the − (minus) direction. It is effective. For this purpose, the gain G generated by the gain adjustment unit 43 included in the signal calculation unit 4 may be increased. However, when the gain G is increased, when the current flowing through the coils 34a and 34b is increased in normal control and power saving control, the current increases excessively, which may cause overshoot.

この問題を解決するため、本実施形態の省電力制御において、図３に示すゲイン調整部４３は、駆動電流値Ｉｄの絶対値を減少させる必要があるときには、駆動電流値Ｉｄの絶対値を減少させる必要がないとき（例えば、コイル３４ａ、３４ｂを流れる電流が増加する場合）よりもゲインＧを大きくする。このようにすることで、省電力制御においては、コイル３４ａ、３４ｂを流れる電流が減少する場合のみ、電流値偏差Ｄを大きくすることができるので、スイッチング素子のＯＦＦ時間を長くすることができる。このため、ステッピングモータ３０に流れる電流を減少させる際の応答性低下を抑制できる。その結果、本実施形態の省電力制御は、駆動電流値Ｉｄを電流指令値Ｉｃへ速やかに収束させることができるので、余分な電流がコイル３４ａ、３４ｂを流れることが抑制されて、ステッピングモータ３０の消費電力を十分に低減できる。また、ゲイン調整部４３が、駆動電流値Ｉｄの絶対値と電流指令値Ｉｃの絶対値を比較して、駆動電流値Ｉｄの絶対値を減少させる必要があるときには、ゲインＧを大きくするように調整してもよい。さらに、ゲイン調整部４３が、省電力制御の実行時において、駆動電流値Ｉｄの絶対値が電流指令値Ｉｃの絶対値以上であるときには、駆動電流値Ｉｄの絶対値が電流指令値Ｉｃの絶対値よりも小さいときよりも前記ゲインＧを大きくするように調整してもよい。   In order to solve this problem, in the power saving control of this embodiment, the gain adjusting unit 43 shown in FIG. 3 decreases the absolute value of the drive current value Id when it is necessary to decrease the absolute value of the drive current value Id. The gain G is made larger than when it is not necessary (for example, when the current flowing through the coils 34a and 34b increases). By doing so, in the power saving control, the current value deviation D can be increased only when the current flowing through the coils 34a and 34b decreases, and therefore the OFF time of the switching element can be extended. For this reason, the responsiveness fall at the time of reducing the electric current which flows into the stepping motor 30 can be suppressed. As a result, the power saving control of the present embodiment can quickly converge the drive current value Id to the current command value Ic, so that excess current is suppressed from flowing through the coils 34a and 34b, and the stepping motor 30 Power consumption can be sufficiently reduced. Further, when the gain adjustment unit 43 needs to reduce the absolute value of the drive current value Id by comparing the absolute value of the drive current value Id with the absolute value of the current command value Ic, the gain G is increased. You may adjust. Further, when the gain adjustment unit 43 executes the power saving control and the absolute value of the drive current value Id is equal to or larger than the absolute value of the current command value Ic, the absolute value of the drive current value Id is the absolute value of the current command value Ic. The gain G may be adjusted to be larger than when the value is smaller than the value.

本実施形態においては、ステッピングモータ３０の回転速度が所定の回転速度以下である場合に、省電力制御を実行する。所定の回転速度以下には、ステッピングモータ３０が停止している場合（回転速度が０）も含まれる。これまでは、ステッピングモータ３０が停止しているときに省電力制御が実行されていたが、ステッピングモータ３０が回転しているときにも省電力制御の適用を広げることで、ステッピングモータ３０の消費電力をさらに抑制することができる。前記所定の回転速度は、ステッピングモータ３０が比較的低速で回転している場合を規定するための回転速度であり、例えば、２００ｒｐｍから３００ｒｐｍである。所定の回転速度以下で省電力制御を実行するのは、ステッピングモータ３０が高速で回転している場合は応答性を優先させるためである。次に、本実施形態の省電力制御をより詳細に説明する。   In the present embodiment, power saving control is executed when the rotation speed of the stepping motor 30 is equal to or lower than a predetermined rotation speed. The case where the stepping motor 30 is stopped (the rotational speed is 0) is included below the predetermined rotational speed. Until now, power saving control has been executed when the stepping motor 30 is stopped. However, by expanding the application of the power saving control even when the stepping motor 30 is rotating, the consumption of the stepping motor 30 is increased. Electric power can be further suppressed. The predetermined rotation speed is a rotation speed for defining a case where the stepping motor 30 is rotating at a relatively low speed, and is, for example, 200 rpm to 300 rpm. The reason for executing the power saving control at a predetermined rotation speed or less is to give priority to the response when the stepping motor 30 is rotating at a high speed. Next, the power saving control of this embodiment will be described in more detail.

図１５、図１６は、本実施形態の省電力制御におけるゲインの設定を説明するための概念図である。図１５は、コイル３４ａ、３４ｂを流れる電流の方向が＋の場合（Ｐ１＝１、Ｐ２＝０）であり、図１６は、−の場合（Ｐ１＝０、Ｐ２＝１）である。図１７は、本実施形態の省電力制御における駆動電流値の変化を示す模式図である。図１７の実線は、本実施形態の省電力制御による駆動電流値Ｉｄの変化であり、点線は、ゲインを一定とした場合における駆動電流値Ｉｄの変化である。上述したように、本実施形態の省電力制御は、駆動電流値Ｉｄの絶対値｜Ｉｄ｜を減少させる必要がないときのゲインＧ１よりも、駆動電流値Ｉｄの絶対値｜Ｉｄ｜を減少させる必要があるときのゲインＧ２を大きくする（Ｇ１＜Ｇ２）。   FIGS. 15 and 16 are conceptual diagrams for explaining the setting of gain in the power saving control of the present embodiment. FIG. 15 shows the case where the direction of the current flowing through the coils 34a and 34b is + (P1 = 1, P2 = 0), and FIG. 16 shows the case where it is − (P1 = 0, P2 = 1). FIG. 17 is a schematic diagram showing a change in the drive current value in the power saving control of the present embodiment. The solid line in FIG. 17 is a change in the drive current value Id by the power saving control of the present embodiment, and the dotted line is a change in the drive current value Id when the gain is constant. As described above, the power saving control of the present embodiment decreases the absolute value | Id | of the drive current value Id rather than the gain G1 when the absolute value | Id | of the drive current value Id does not need to be decreased. Increase the gain G2 when necessary (G1 <G2).

図１５、図１６に示す例において、電流指令値Ｉｃの絶対値｜Ｉｃ｜よりも駆動電流値Ｉｄの絶対値｜Ｉｄ｜が小さい場合（ｔ＝ｔ１までの領域及びｔがｔ２よりも大きい領域）、偏差ｄ（＝Ｉｃ−Ｉｄ）を０にするため駆動電流値Ｉｄの絶対値｜Ｉｄ｜を増加させる必要がある。このとき、図３に示すゲイン調整部４３はゲインＧ＝Ｇ１とするので、電流値偏差Ｄはｄ×Ｇ１となる。また、｜Ｉｄ｜≧｜Ｉｃ｜である場合（ｔ＝ｔ１〜ｔ２までの領域）、偏差ｄ（＝Ｉｃ−Ｉｄ）を０にするため駆動電流値Ｉｄの絶対値｜Ｉｄ｜を減少させる必要がある。このとき、ゲイン調整部４３はゲインＧ＝Ｇ２（＞Ｇ１）とするので、電流値偏差Ｄはｄ×Ｇ２となる。このように、本実施形態の省電力制御において、ゲイン調整部４３は、駆動電流値Ｉｄの絶対値｜Ｉｄ｜が電流指令値Ｉｃの絶対値｜Ｉｃ｜以上であるときには、｜Ｉｄ｜が｜Ｉｃ｜よりも小さいときよりもゲインＧを大きくする。   15 and 16, when the absolute value | Id | of the drive current value Id is smaller than the absolute value | Ic | of the current command value Ic (region up to t = t1 and region where t is larger than t2). ), It is necessary to increase the absolute value | Id | of the drive current value Id in order to set the deviation d (= Ic−Id) to zero. At this time, since the gain adjusting unit 43 shown in FIG. 3 sets the gain G = G1, the current value deviation D is d × G1. When | Id | ≧ | Ic | (region from t = t1 to t2), the absolute value | Id | of the drive current value Id needs to be decreased in order to set the deviation d (= Ic−Id) to 0. There is. At this time, since the gain adjusting unit 43 sets the gain G = G2 (> G1), the current value deviation D is d × G2. As described above, in the power saving control of the present embodiment, the gain adjustment unit 43 determines that | Id | is | when the absolute value | Id | of the drive current value Id is equal to or greater than the absolute value | Ic | of the current command value Ic. The gain G is made larger than when it is smaller than Ic |.

このようにすることで、本実施形態の省電力制御は、コイル３４ａ、３４ｂを流れる電流が減少する場合のみ、電流値偏差Ｄを大きくすることができる。その結果、図１７に示すように、本実施形態の省電力制御による駆動電流値Ｉｄの変化は（実線）、ゲインＧを一定とした場合（点線）と比較して、ステッピングモータ３０に流れる電流を減少させる際の応答性低下が抑制されて、迅速に電流指令値Ｉｃ（ステッピングモータ３０の停止時では０）へ収束する。その結果、ステッピングモータ３０を流れる余分な電流を低減できるので、ステッピングモータ３０の消費電力を十分に低減できる。次に、図２に示すモータ制御装置１がステッピングモータ３０の動作を制御する例を説明する。   In this way, the power saving control of the present embodiment can increase the current value deviation D only when the current flowing through the coils 34a and 34b decreases. As a result, as shown in FIG. 17, the change in the drive current value Id by the power saving control of the present embodiment (solid line) is the current flowing through the stepping motor 30 as compared to the case where the gain G is constant (dotted line). The response is lowered when the voltage is reduced, and quickly converges to the current command value Ic (0 when the stepping motor 30 is stopped). As a result, since an excessive current flowing through the stepping motor 30 can be reduced, the power consumption of the stepping motor 30 can be sufficiently reduced. Next, an example in which the motor control device 1 shown in FIG. 2 controls the operation of the stepping motor 30 will be described.

図１８は、モータ制御装置によるステッピングモータの制御例を示すフローチャートである。ステッピングモータ３０の動作を制御する場合、図２に示すモータ制御装置１の制御信号生成部２は、電流指令値Ｉｃ及び制御切替指令Ｐ１、Ｐ２を生成する。そして、ステップＳ１０１において、信号演算部４は、制御信号生成部２が生成した電流指令値Ｉｃを取得し、ステップＳ１０２において電流検出回路８ａ（８ｂ）から駆動電流値Ｉｄを取得し、ステップＳ１０３において、制御信号生成部２が生成した制御切替指令Ｐ１、Ｐ２を取得する。なお、ステップＳ１０１とステップＳ１０２とステップＳ１０３との順序は問わない。   FIG. 18 is a flowchart illustrating a control example of the stepping motor by the motor control device. When controlling the operation of the stepping motor 30, the control signal generation unit 2 of the motor control device 1 shown in FIG. 2 generates a current command value Ic and control switching commands P 1 and P 2. In step S101, the signal calculation unit 4 acquires the current command value Ic generated by the control signal generation unit 2, acquires the drive current value Id from the current detection circuit 8a (8b) in step S102, and in step S103. The control switching commands P1 and P2 generated by the control signal generator 2 are acquired. Note that the order of step S101, step S102, and step S103 does not matter.

ステップＳ１０４において、制御切替指令であるＰ１又はＰ２が０である場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、モータ制御装置１は省電力制御を実行する。この場合、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５において、Ｐ１＝１かつＩｄ≧Ｉｃである場合（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、ステッピングモータ３０のコイル３４ａ、３４ｂを流れる電流の方向は＋かつ｜Ｉｄ｜≧｜Ｉｃ｜である。この場合、駆動電流値Ｉｄを減少させる必要があるので、ステップＳ１０６に進み、偏差生成部４０は、ゲイン調整部４３からゲインＧ２を取得して、偏差ｄに乗ずるゲインＧをＧ２に設定する。   In step S104, when P1 or P2 which is a control switching command is 0 (step S104, Yes), the motor control device 1 executes power saving control. In this case, the process proceeds to step S105. In step S105, when P1 = 1 and Id ≧ Ic (step S105, Yes), the direction of the current flowing through the coils 34a and 34b of the stepping motor 30 is + and | Id | ≧ | Ic |. In this case, since it is necessary to decrease the drive current value Id, the process proceeds to step S106, and the deviation generation unit 40 acquires the gain G2 from the gain adjustment unit 43, and sets the gain G to be multiplied by the deviation d to G2.

ステップＳ１０４において、制御切替指令であるＰ１又はＰ２が０でない場合、すなわち、Ｐ１＝１かつＰ２＝１である場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、モータ制御装置１は省電力制御を実行しない。この場合、ステップＳ１０７に進み、偏差生成部４０は、ゲイン調整部４３からゲインＧ１を取得して、偏差ｄに乗ずるゲインＧをＧ１に設定する。ステップＳ１０５において、Ｐ１＝１かつＩｄ≧Ｉｃでない場合、すなわち、Ｐ２＝１又はＩｄ＜Ｉｃである場合（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、ステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８において、Ｐ２＝１かつＩｃ≧Ｉｄである場合（ステップＳ１０８、Ｙｅｓ）、ステッピングモータ３０のコイル３４ａ、３４ｂを流れる電流の方向は−かつ｜Ｉｄ｜≧｜Ｉｃ｜である。この場合、駆動電流値Ｉｄを減少させる必要があるので、ステップＳ１０６に進み、偏差生成部４０は、ゲイン調整部４３からゲインＧ２を取得して、偏差ｄに乗ずるゲインＧをＧ２に設定する。   In step S104, when P1 or P2 that is the control switching command is not 0, that is, when P1 = 1 and P2 = 1 (step S104, No), the motor control device 1 does not execute the power saving control. In this case, the process proceeds to step S107, and the deviation generating unit 40 acquires the gain G1 from the gain adjusting unit 43, and sets the gain G multiplied by the deviation d to G1. In step S105, if P1 = 1 and Id ≧ Ic, that is, if P2 = 1 or Id <Ic (step S105, No), the process proceeds to step S108. In step S108, if P2 = 1 and Ic ≧ Id (step S108, Yes), the direction of the current flowing through the coils 34a and 34b of the stepping motor 30 is −and | Id | ≧ | Ic |. In this case, since it is necessary to decrease the drive current value Id, the process proceeds to step S106, and the deviation generation unit 40 acquires the gain G2 from the gain adjustment unit 43, and sets the gain G to be multiplied by the deviation d to G2.

ステップＳ１０８において、Ｐ２＝１かつＩｃ≧Ｉｄでない場合、すなわち、Ｐ２＝０又はＩｃ＜Ｉｄである場合（ステップＳ１０８、Ｎｏ）モータ制御装置１は省電力制御を実行しない。この場合、ステップＳ１０７に進み、偏差生成部４０は、ゲイン調整部４３からゲインＧ１を取得して、偏差ｄに乗ずるゲインＧをＧ１に設定する。   In step S108, if P2 = 1 and Ic ≧ Id are not satisfied, that is, if P2 = 0 or Ic <Id (step S108, No), the motor control device 1 does not execute power saving control. In this case, the process proceeds to step S107, and the deviation generating unit 40 acquires the gain G1 from the gain adjusting unit 43, and sets the gain G multiplied by the deviation d to G1.

次に、ステップＳ１０９に進み、偏差生成部４０は、電流値偏差Ｄを算出する。そして、ステップＳ１１０において、駆動信号生成部４１は、三角波発生部４２から三角波Ｖｔを取得する。次に、ステップＳ１１１においてＤ＞Ｖｔである場合（ステップＳ１１１、Ｙｅｓ）はステップＳ１１２に進み、駆動信号生成部４１は駆動信号Ｓｄを１にする。Ｄ≦Ｖｔである場合（ステップＳ１１１、Ｎｏ）はステップＳ１１３に進み、駆動信号生成部４１は、駆動信号Ｓｄを０にする。ステップＳ１１１〜ステップＳ１１３で、駆動信号生成部４１は、ＯＮ／ＯＦＦからなる駆動信号Ｓｄを生成する。この駆動信号Ｓｄは、ＰＷＭ制御のための信号である。   Next, it progresses to step S109 and the deviation production | generation part 40 calculates the electric current value deviation D. FIG. In step S <b> 110, the drive signal generation unit 41 acquires the triangular wave Vt from the triangular wave generation unit 42. Next, when D> Vt in step S111 (step S111, Yes), the process proceeds to step S112, and the drive signal generation unit 41 sets the drive signal Sd to 1. If D ≦ Vt (step S111, No), the process proceeds to step S113, and the drive signal generation unit 41 sets the drive signal Sd to 0. In step S111 to step S113, the drive signal generation unit 41 generates a drive signal Sd consisting of ON / OFF. This drive signal Sd is a signal for PWM control.

次に、ステップＳ１１４に進み、図３に示す信号演算部４は、駆動信号Ｓｄを第１駆動信号Ｓｄ１とし、駆動信号Ｓｄを反転させた信号を第２駆動信号Ｓｄ２とする。信号演算部４の第１反転部４５が、駆動信号Ｓｄを反転させて第２駆動信号Ｓｄ２とする。ステップＳ１１５において制御切替指令Ｐ１が１である場合（ステップＳ１１５、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１６に進む。ステップＳ１１６において、制御切替信号Ｐ２が１である場合（ステップＳ１１６、Ｙｅｓ）、ステップＳ１１７に進み、信号演算部４は、第１論理積演算部４６から第１駆動信号Ｓｄ１を駆動回路６に対して出力し、第２論理積演算部４７から第２駆動信号Ｓｄ２を駆動回路６に対して出力する。ステップＳ１１５及びステップＳ１１６でＹｅｓである場合、Ｐ１＝Ｐ２＝１なので省電力制御は実行されず、通常の制御でステッピングモータ３０が駆動される。   Next, proceeding to step S114, the signal calculation unit 4 shown in FIG. 3 sets the drive signal Sd as the first drive signal Sd1, and the signal obtained by inverting the drive signal Sd as the second drive signal Sd2. The first inversion unit 45 of the signal calculation unit 4 inverts the drive signal Sd to obtain the second drive signal Sd2. When the control switching command P1 is 1 in step S115 (step S115, Yes), the process proceeds to step S116. In step S116, when the control switching signal P2 is 1 (step S116, Yes), the process proceeds to step S117, and the signal calculation unit 4 sends the first drive signal Sd1 from the first AND operation unit 46 to the drive circuit 6. The second drive signal Sd2 is output from the second AND operation unit 47 to the drive circuit 6. When Yes in step S115 and step S116, P1 = P2 = 1, so power saving control is not executed, and the stepping motor 30 is driven by normal control.

ステップＳ１１５において制御切替指令Ｐ１が１でない場合（ステップＳ１１５、Ｎｏ）、ステップＳ１１８に進む。この場合、Ｐ１＝０なので、信号演算部４の第１論理積演算部４６は、第１駆動信号Ｓｄ１を０に設定する。その後、ステップＳ１１７に進み、信号演算部４は上記の処理を実行する。この場合、第１駆動信号Ｓｄ１＝０かつ第２駆動信号Ｓｄ２＝１なので、ステップＳ１１７においては、ステッピングモータ３０のコイル３４ａ、３４ｂを流れる電流の方向が−の場合における省電力制御が実行される。   When the control switching command P1 is not 1 in step S115 (step S115, No), the process proceeds to step S118. In this case, since P1 = 0, the first AND operation unit 46 of the signal operation unit 4 sets the first drive signal Sd1 to 0. Then, it progresses to step S117 and the signal calculating part 4 performs said process. In this case, since the first drive signal Sd1 = 0 and the second drive signal Sd2 = 1, in step S117, power saving control is executed when the direction of the current flowing through the coils 34a, 34b of the stepping motor 30 is −. .

ステップＳ１１６において制御切替信号Ｐ２が１でない場合（ステップＳ１１６、Ｎｏ）、ステップＳ１１９に進む。この場合、Ｐ２＝０なので、信号演算部４の第２論理積演算部４７は、第２駆動信号Ｓｄ２を０に設定する。その後、ステップＳ１１７に進み、信号演算部４は上記の処理を実行する。この場合、第１駆動信号Ｓｄ１＝１かつ第２駆動信号Ｓｄ２＝０なので、ステップＳ１１７においては、ステッピングモータ３０のコイル３４ａ、３４ｂを流れる電流の方向が＋の場合における省電力制御が実行される。   If the control switching signal P2 is not 1 in step S116 (No in step S116), the process proceeds to step S119. In this case, since P2 = 0, the second AND operation unit 47 of the signal operation unit 4 sets the second drive signal Sd2 to 0. Then, it progresses to step S117 and the signal calculating part 4 performs said process. In this case, since the first drive signal Sd1 = 1 and the second drive signal Sd2 = 0, in step S117, power saving control is executed when the direction of the current flowing through the coils 34a, 34b of the stepping motor 30 is +. .

図１９は、本実施形態に係るモータ制御装置によって制御されるステッピングモータを備えるミシンの一例を示す斜視図である。図２０は、図１９に示すミシンの位置決め機構を示す斜視図である。図１９に示すミシン７０は、電子サイクルミシンである。電子サイクルミシンは、縫製を行う被縫製物である布を保持する保持枠を有し、その保持枠が縫い針に対し相対的に移動することにより、保持枠に保持される布に所定の縫製パターンデータ（縫製パターン）に基づく縫い目を形成するミシンである。ここで、後述する縫い針７８が上下動を行う方向をＺ軸方向（上下方向）とし、これと直交する一の方向をＸ軸方向（左右方向）とし、Ｚ軸方向とＸ軸方向の両方に直交する方向をＹ軸方向（前後方向）と定義する。   FIG. 19 is a perspective view illustrating an example of a sewing machine including a stepping motor controlled by the motor control device according to the present embodiment. 20 is a perspective view showing a positioning mechanism of the sewing machine shown in FIG. A sewing machine 70 shown in FIG. 19 is an electronic cycle sewing machine. The electronic cycle sewing machine has a holding frame that holds a cloth that is a sewing object to be sewn, and the holding frame moves relative to the sewing needle, so that a predetermined sewing is performed on the cloth held by the holding frame. The sewing machine forms a seam based on pattern data (sewing pattern). Here, the direction in which the sewing needle 78 described later moves up and down is defined as the Z-axis direction (vertical direction), and one direction orthogonal thereto is defined as the X-axis direction (left-right direction), both the Z-axis direction and the X-axis direction. The direction perpendicular to the Y axis direction is defined as the Y-axis direction (front-rear direction).

電子サイクルミシン７０（以下、ミシン７０という）は、図１９に示すように、ミシンテーブルＴの上面に備えられるミシン本体７１と、ミシンテーブルＴの下部に備えられ縫製の開始と停止を操作するためのペダルＲ及びミシンテーブルＴの上部に備えられユーザによる入力操作を行うための操作パネル９０等を備えている。図１９に示すように、ミシン本体７１は、外形が側面視で略コ字状のミシンフレーム７２を備えている。ミシンフレーム７２は、ミシン本体７１の上部をなし前後方向に延びるミシンアーム部７２ａと、ミシン本体７１の下部をなし、前後方向に延びるミシンベッド部７２ｂと、ミシンアーム部７２ａとミシンベッド部７２ｂとを連結する縦胴部７２ｃとを有している。ミシン本体７１は、ミシンフレーム７２内に動力伝達機構が配置され、回動自在で前後方向に延びる主軸及び下軸を有している。前記主軸はミシンアーム部７２ａの内部に配置され、前記下軸はミシンベッド部７２ｂの内部に配置されている。   The electronic cycle sewing machine 70 (hereinafter referred to as the sewing machine 70) is provided with a sewing machine body 71 provided on the upper surface of the sewing machine table T and a lower part of the sewing machine table T, as shown in FIG. And an operation panel 90 for performing an input operation by the user. As shown in FIG. 19, the sewing machine main body 71 includes a sewing machine frame 72 whose outer shape is substantially U-shaped in a side view. The sewing machine frame 72 is an upper part of the sewing machine body 71 and extends in the front-rear direction, a lower part of the sewing machine body 71, a sewing machine bed part 72b that extends in the front-rear direction, a sewing machine arm part 72a and a sewing machine bed part 72b. And a vertical body portion 72c for connecting the two. The sewing machine body 71 has a power transmission mechanism disposed in the sewing machine frame 72, and has a main shaft and a lower shaft that are rotatable and extend in the front-rear direction. The main shaft is disposed inside the sewing machine arm portion 72a, and the lower shaft is disposed inside the sewing machine bed portion 72b.

前記主軸は、ミシンモータに連結され、このミシンモータにより回動力が付与される。また、前記下軸は、縦軸を介して主軸と連結されており、主軸が回動すると、主軸の動力が縦軸を介して下軸側へ伝達し、下軸が回動するようになっている。前記主軸の前端には、前記主軸の回動によりＺ軸方向に上下動する針棒７８ａが接続されている。針棒７８ａの下端には、縫い針７８が交換可能に設けられている。このような構成により、前記主軸の回動により縫い針７８はＺ軸方向に上下動する。前記下軸の前端には、釜が設けられている。前記主軸とともに前記下軸が回動すると、縫い針７８と前記釜との協働により縫い目が形成される。   The main shaft is connected to a sewing machine motor, and rotational power is applied by the sewing machine motor. The lower shaft is connected to the main shaft through the vertical axis, and when the main shaft rotates, the power of the main shaft is transmitted to the lower shaft side through the vertical axis, and the lower shaft rotates. ing. A needle bar 78a that moves up and down in the Z-axis direction by the rotation of the main shaft is connected to the front end of the main shaft. A sewing needle 78 is replaceably provided at the lower end of the needle bar 78a. With such a configuration, the sewing needle 78 moves up and down in the Z-axis direction by the rotation of the main shaft. A hook is provided at the front end of the lower shaft. When the lower shaft rotates together with the main shaft, a seam is formed by the cooperation of the sewing needle 78 and the hook.

ミシンアーム部７２ａには、縫い針７８の上下動による布の浮き上がりを防止するために、針棒７８ａの上下動と連動して上下動し、かつ縫い針７８の周囲の布を下方に押圧する中押さえを有する中押さえ装置が設けられている。なお、前記中押さえ装置の本体はミシンアーム部７２ａの内部に配設されており、縫い針７８は、前記中押さえの先端側に形成されている貫通孔に挿入されている。   In order to prevent the cloth from lifting due to the vertical movement of the sewing needle 78, the sewing machine arm 72a moves up and down in conjunction with the vertical movement of the needle bar 78a and presses the cloth around the sewing needle 78 downward. An intermediate press device having an intermediate press is provided. The main body of the intermediate presser is disposed inside the sewing machine arm portion 72a, and the sewing needle 78 is inserted into a through hole formed on the distal end side of the intermediate presser.

図１９に示すように、ミシンベッド部７２ｂ上には、布板８０が配設されている。布板８０の上方に布保持部としての保持枠８１及び縫い針７８が配置されるようになっている。保持枠８１は、ミシンアーム部７２ａの前端部に配される取付部材８３に取り付けられている。また、図２０に示すように、保持枠８１は、布押さえ８６と下板８７とを有する。そして、布押さえ８６は、ミシンアーム部７２ａ内に配置された布押さえシリンダの駆動により上下駆動が可能である。このような構成により、布押さえ８６は、自身の下降時に下板８７との間で布地を挟持し保持するようになっている。   As shown in FIG. 19, a cloth board 80 is disposed on the sewing machine bed portion 72b. A holding frame 81 and a sewing needle 78 as a cloth holding portion are arranged above the cloth plate 80. The holding frame 81 is attached to an attachment member 83 disposed at the front end portion of the sewing machine arm portion 72a. As shown in FIG. 20, the holding frame 81 has a cloth presser 86 and a lower plate 87. The cloth presser 86 can be driven up and down by driving a cloth presser cylinder disposed in the sewing machine arm portion 72a. With such a configuration, the cloth presser 86 holds and holds the cloth with the lower plate 87 when the cloth presser 86 descends.

保持枠８１を保持する取付部材８３は、ミシンフレーム７２内に格納保持されたＸ軸レール７５上に、スライドユニットを介して支持されている。Ｘ軸レール７５はＹ軸レール７６上にスライドユニットを介して支持されている。このような構成により、保持枠８１は取付部材８３を介してＸ−Ｙ平面上を任意に移動することが可能となっている。また、ミシンベッド部７２ｂ内には、Ｘ軸モータとしての第１ステッピングモータ３０Ａ及びＹ軸モータとしての第２ステッピングモータ３０ＢがＸ−Ｙ駆動手段として設けられている。第１ステッピングモータ３０Ａは、歯車を介して送り軸７７を回転させて取付部材８３に連結されたタイミングベルト８４を搬送する。また、第２ステッピングモータ３０Ｂは、傘歯歯車を介して送り軸７８を回転させてＸ軸レール７５に連結されたタイミングベルト８５を搬送する。   The attachment member 83 that holds the holding frame 81 is supported on the X-axis rail 75 that is stored and held in the sewing machine frame 72 via a slide unit. The X-axis rail 75 is supported on the Y-axis rail 76 via a slide unit. With such a configuration, the holding frame 81 can arbitrarily move on the XY plane via the attachment member 83. Further, in the sewing machine bed portion 72b, a first stepping motor 30A as an X-axis motor and a second stepping motor 30B as a Y-axis motor are provided as XY driving means. The first stepping motor 30 </ b> A conveys the timing belt 84 connected to the attachment member 83 by rotating the feed shaft 77 via a gear. The second stepping motor 30 </ b> B rotates the feed shaft 78 via the bevel gear and transports the timing belt 85 connected to the X-axis rail 75.

このような構成により、第１ステッピングモータ３０Ａ及び第２ステッピングモータ３０Ｂを駆動させると、これらの協働によって取付部材８３及び保持枠８１をＸ−Ｙ平面の任意の位置に位置決めすることができる。そして、保持枠８１の移動と、縫い針７８及び前記釜の動作が連動することにより、所定の縫製パターンデータの縫い目データに基づく縫い目が布地に形成される。そして、保持枠８１、取付部材８３、第１ステッピングモータ３０Ａ及び第２ステッピングモータ３０Ｂは、被縫製物である布地に対して任意の位置に針落ちが行われるように、縫い針７８と布地とをＸ軸方向及びＹ軸方向に相対的に位置決めする位置決め機構９１として機能する。   With such a configuration, when the first stepping motor 30A and the second stepping motor 30B are driven, the attachment member 83 and the holding frame 81 can be positioned at arbitrary positions on the XY plane by their cooperation. Then, the movement of the holding frame 81 and the operation of the sewing needle 78 and the hook are interlocked to form a seam based on the seam data of the predetermined sewing pattern data on the fabric. The holding frame 81, the attachment member 83, the first stepping motor 30A, and the second stepping motor 30B are arranged so that the sewing needle 78 and the fabric are arranged so that the needle drop is performed at an arbitrary position with respect to the fabric that is the sewing object. Functions as a positioning mechanism 91 for relatively positioning in the X-axis direction and the Y-axis direction.

第１ステッピングモータ３０Ａ及び第２ステッピングモータ３０Ｂは、図２に示すモータ制御装置１によってその動作が制御される。このようにすることで、第１ステッピングモータ３０Ａ及び第２ステッピングモータ３０Ｂは、位置決め機構９１を駆動する。そして、位置決め機構９１は、縫い針７８と布地との相対的な位置決めを行う。第１ステッピングモータ３０Ａ及び第２ステッピングモータ３０Ｂが停止している場合又は所定の回転速度以下で回転している場合には、モータ制御装置１は、上述した本実施形態の省電力制御を実行する。本実施形態の省電力制御は、第１ステッピングモータ３０Ａ及び第２ステッピングモータ３０Ｂの消費電力を低減できるので、ミシン７０の消費電力を低減することができる。   The operations of the first stepping motor 30A and the second stepping motor 30B are controlled by the motor control device 1 shown in FIG. By doing so, the first stepping motor 30A and the second stepping motor 30B drive the positioning mechanism 91. Then, the positioning mechanism 91 performs relative positioning between the sewing needle 78 and the fabric. When the first stepping motor 30A and the second stepping motor 30B are stopped or rotating at a predetermined rotation speed or lower, the motor control device 1 executes the power saving control of the present embodiment described above. . The power saving control of the present embodiment can reduce the power consumption of the first stepping motor 30A and the second stepping motor 30B, so that the power consumption of the sewing machine 70 can be reduced.

以上、本実施形態では、省電力制御においてステッピングモータを流れる電流の絶対値を減少させる必要がある場合は、それ以外の場合よりもゲインを大きくする。このようにすることで、ＰＷＭ制御においてはスイッチング素子のＯＦＦ時間を長くすることができるので、ステッピングモータを流れる電流が減少する時間を十分に確保することができる。その結果、前記電流が減少する際の応答性の低下を抑制して、ステッピングモータの消費電力を低減することができる。また、省電力制御において、駆動電流値は電流指令値に速やかに収束するので、駆動電流値の振動は低減される。その結果、ミシンの保持枠の振動やステッピングモータの騒音が低減される。   As described above, in this embodiment, when it is necessary to reduce the absolute value of the current flowing through the stepping motor in the power saving control, the gain is increased as compared with the other cases. By doing so, the OFF time of the switching element can be lengthened in the PWM control, so that a sufficient time can be secured for the current flowing through the stepping motor to decrease. As a result, it is possible to suppress a reduction in responsiveness when the current decreases, and to reduce the power consumption of the stepping motor. In the power saving control, the drive current value quickly converges to the current command value, so that the vibration of the drive current value is reduced. As a result, the vibration of the holding frame of the sewing machine and the noise of the stepping motor are reduced.

また、本実施形態では、信号演算部をマイクロプロセッサ（例えば、ＤＳＰ）とすることにより、ゲインの設定を省電力制御と通常制御とのそれぞれにおいて、適切な値に自動的に変更することができる。このようにすることで、省電力制御において、ステッピングモータを流れる電流が減少する際の応答性の低下を抑制することができる。その結果、ステッピングモータを流れる余分な電流を減少させることができるので、ステッピングモータの消費電力を低減することができる。   In this embodiment, the signal calculation unit is a microprocessor (for example, a DSP), so that the gain setting can be automatically changed to an appropriate value in each of the power saving control and the normal control. . By doing in this way, in the power saving control, it is possible to suppress a decrease in responsiveness when the current flowing through the stepping motor decreases. As a result, excess current flowing through the stepping motor can be reduced, so that power consumption of the stepping motor can be reduced.

また、本実施形態では、信号演算部をマイクロプロセッサとすることにより、信号演算部によって制御されるステッピングモータが変更になった場合でも、最適なゲインになるように、ソフトウェアで変更することができる。このように、本実施形態は、ハードウェアを交換することなく、最適なステッピングモータの制御を実現できる。また、信号演算部をソフトウェア化したことで、信号演算部内のコンピュータプログラムを読み出す際にセキュリティを設ける等により、ゲインの設定又は内部の制御等の技術情報が第三者へ漏洩するおそれも低減できる。また、信号演算部の偏差生成部をハードウェアで構成する場合、オペアンプと抵抗器とを有する差動増幅回路で構成することができるが、この場合、ゲインは抵抗比率で設定されることから、省電力制御とそれ以外の場合とで高速にゲインを変更することは困難であった。本実施形態は、信号演算部の偏差生成部をソフトウェア化したので、省電力制御とそれ以外の場合とで高速にゲインを変更することは容易に実現できる。   Further, in the present embodiment, by using a microprocessor as the signal calculation unit, even when the stepping motor controlled by the signal calculation unit is changed, it can be changed by software so as to obtain an optimum gain. . As described above, this embodiment can realize optimal stepping motor control without replacing hardware. In addition, since the signal calculation unit is softwareized, it is possible to reduce the possibility of technical information such as gain setting or internal control leaking to a third party by providing security when reading the computer program in the signal calculation unit. . In addition, when the deviation generation unit of the signal calculation unit is configured by hardware, it can be configured by a differential amplifier circuit having an operational amplifier and a resistor, but in this case, the gain is set by a resistance ratio. It was difficult to change the gain at high speed between power saving control and other cases. In the present embodiment, since the deviation generation unit of the signal calculation unit is softwareized, it is possible to easily change the gain at high speed between power saving control and other cases.

以上のように、本発明に係るミシン用ステッピングモータ制御装置及びミシンは、消費電力を低減することに有用である。   As described above, the stepping motor control device for sewing machine and the sewing machine according to the present invention are useful for reducing power consumption.

１ モータ制御装置（ミシン用ステッピングモータ制御装置）
２ 制御信号生成部
４ 信号演算部
６ 駆動回路
８ａ、８ｂ 電流検出回路
３０ ステッピングモータ
３０Ａ 第１ステッピングモータ
３０Ｂ 第２ステッピングモータ
３１ 回転軸
３２ 回転子
３３ 固定子
３３ａ、３３ｂ 芯部
３４ａ、３４ｂ コイル
４０ 偏差生成部
４１ 駆動信号生成部
４２ 三角波発生部
４３ ゲイン調整部
４４ 出力部
４５ 第１反転部
４６ 第１論理積演算部
４７ 第２論理積演算部
４８ 第２反転部
４９ 第３反転部
６０ 駆動回路
６０ａ 正極側スイッチング素子（第１正極側素子）
６０ｂ アース側スイッチング素子（第１アース側素子）
６０ｃ 正極側スイッチング素子（第２正極側素子）
６０ｄ アース側スイッチング素子（第２アース側素子）
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ ダイオード
６２ 電源
６３ アース
７０ ミシン（電子サイクルミシン）
７８ 針
９１ 位置決め機構 1 Motor controller (Stepping motor controller for sewing machine)
2 Control signal generation unit 4 Signal calculation unit 6 Drive circuits 8a, 8b Current detection circuit 30 Stepping motor 30A First stepping motor 30B Second stepping motor 31 Rotating shaft 32 Rotor 33 Stator 33a, 33b Core portions 34a, 34b Coil 40 Deviation generation unit 41 Drive signal generation unit 42 Triangular wave generation unit 43 Gain adjustment unit 44 Output unit 45 First inversion unit 46 First AND operation unit 47 Second AND operation unit 48 Second inversion unit 49 Third inversion unit 60 Drive Circuit 60a Positive-side switching element (first positive-side element)
60b Ground side switching element (first ground side element)
60c Positive side switching element (second positive side element)
60d Earth side switching element (second earth side element)
61a, 61b, 61c, 61d Diode 62 Power supply 63 Ground 70 Sewing machine (electronic cycle sewing machine)
78 Needle 91 Positioning mechanism

Claims (5)

ステッピングモータのコイルの両端をそれぞれ電源の正極に接続可能な２つの正極側スイッチング素子と、前記コイルの両端をそれぞれアースに接続可能な２つのアース側スイッチング素子とを有する駆動回路に駆動信号を与えて、ミシンを駆動する前記ステッピングモータを制御する装置であって、
前記ステッピングモータに対する電流指令値と前記ステッピングモータに流れる電流の駆動電流値との偏差を求め、前記偏差に所定のゲインを与えた電流値偏差を生成する偏差生成部と、
前記電流値偏差から前記駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記コイルの自己誘導によって前記コイルから流れる電流を前記コイル自体に還流するように前記駆動回路が制御される場合において、前記駆動電流値の絶対値と前記電流指令値の絶対値を比較して、前記ゲインを調整するゲイン調整部と、
を含むことを特徴とするミシン用ステッピングモータ制御装置。 A drive signal is given to a drive circuit having two positive side switching elements that can connect both ends of the coil of the stepping motor to the positive electrode of the power source, and two ground side switching elements that can connect both ends of the coil to the ground. An apparatus for controlling the stepping motor for driving a sewing machine,
A deviation generator for obtaining a deviation between a current command value for the stepping motor and a driving current value of a current flowing through the stepping motor, and generating a current value deviation obtained by giving a predetermined gain to the deviation;
A drive signal generator for generating the drive signal from the current value deviation;
In the case where the drive circuit is controlled so as to return the current flowing from the coil to the coil itself by self-induction of the coil, the absolute value of the drive current value is compared with the absolute value of the current command value, A gain adjusting unit for adjusting the gain;
A stepping motor control device for a sewing machine comprising: 前記ゲイン調整部は、
前記駆動電流値の絶対値が前記電流指令値の絶対値以上であるときには、前記駆動電流値の絶対値が前記電流指令値の絶対値よりも小さいときよりも前記ゲインを大きくする請求項１に記載のミシン用ステッピングモータ制御装置。 The gain adjusting unit is
The gain is increased when the absolute value of the drive current value is equal to or larger than the absolute value of the current command value than when the absolute value of the drive current value is smaller than the absolute value of the current command value. The stepping motor control device for a sewing machine as described. 前記ステッピングモータが所定の回転速度以下で、前記コイルの自己誘導によって前記コイルから流れる電流を前記コイル自体に還流するように前記正極側スイッチング素子及び前記アース側スイッチング素子が制御される請求項１又は２に記載のミシン用ステッピングモータ制御装置。   The positive-side switching element and the ground-side switching element are controlled such that the stepping motor returns to the coil itself with a current flowing from the coil by self-induction of the coil at a predetermined rotation speed or less. The stepping motor control device for a sewing machine according to 2. ミシンを駆動するステッピングモータを制御する装置であって、
前記ステッピングモータのコイルの両端をそれぞれ電源の正極に接続可能な２つの正極側スイッチング素子及び前記コイルの両端をそれぞれアースに接続可能な２つのアース側スイッチング素子を有する駆動回路と、
前記ステッピングモータに対する電流指令値を生成し、また、前記コイルの自己誘導によって前記コイルから流れる電流を前記コイル自体に還流するように前記正極側スイッチング素子及び前記アース側スイッチング素子を駆動する省電力制御を実行させるための制御切替指令を生成する制御信号生成部と、
前記ステッピングモータに対する電流指令値と前記ステッピングモータに流れる電流の駆動電流値との偏差を求め、前記偏差に所定のゲインを与えた電流値偏差を生成する偏差生成部と、
前記電流値偏差から前記ステッピングモータを駆動するための駆動信号を生成して、前記２つの正極側スイッチング素子及び前記２つのアース側スイッチング素子へ入力する駆動信号生成部と、
前記省電力制御の実行時において、前記駆動電流値の絶対値が前記電流指令値の絶対値以上であるときには、前記駆動電流値の絶対値が前記電流指令値の絶対値よりも小さいときよりも前記ゲインを大きくするゲイン調整部と、
を含むことを特徴とするミシン用ステッピングモータ制御装置。 A device for controlling a stepping motor for driving a sewing machine,
A drive circuit having two positive-side switching elements each capable of connecting both ends of the coil of the stepping motor to the positive electrode of a power source and two ground-side switching elements each capable of connecting both ends of the coil to the ground;
Power saving control for generating a current command value for the stepping motor and driving the positive side switching element and the ground side switching element so that the current flowing from the coil is returned to the coil itself by self induction of the coil A control signal generation unit for generating a control switching command for executing
A deviation generator for obtaining a deviation between a current command value for the stepping motor and a driving current value of a current flowing through the stepping motor, and generating a current value deviation obtained by giving a predetermined gain to the deviation;
A drive signal generator for generating a drive signal for driving the stepping motor from the current value deviation and inputting the drive signal to the two positive side switching elements and the two ground side switching elements;
When executing the power saving control, when the absolute value of the drive current value is greater than or equal to the absolute value of the current command value, than when the absolute value of the drive current value is smaller than the absolute value of the current command value A gain adjusting unit for increasing the gain;
A stepping motor control device for a sewing machine comprising: 被縫製物に対して任意の位置に針落ちが行われるように、縫い針に対して前記被縫製物を相対的に位置決めする位置決め機構と、
前記位置決め機構を駆動するステッピングモータと、
前記ステッピングモータの動作を制御する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のミシン用ステッピングモータ制御装置と、
を含むことを特徴とするミシン。 A positioning mechanism for relatively positioning the workpiece with respect to the sewing needle so that the needle drop is performed at an arbitrary position with respect to the workpiece;
A stepping motor for driving the positioning mechanism;
The stepping motor control device for a sewing machine according to any one of claims 1 to 4, which controls the operation of the stepping motor;
A sewing machine characterized by comprising:
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