JP2018099156A - ミシンの駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動回路の故障を適切に判定すると共に縫い針の異常な駆動を抑止する。
【解決手段】モータと第１スイッチング素子を有する第１駆動回路と第２スイッチング素子を有する第２駆動回路と回転速度検出装置と制御装置とを備える。第１スイッチング素子および第２スイッチング素子は、電源とモータとに対して直列接続される。制御装置は、縫い動作が指示されたとき、第２スイッチング素子がオンされるよう第２駆動回路を制御すると共に第１スイッチング素子のスイッチングによって目標回転速度でモータが駆動されるよう第１駆動回路を制御する縫い制御を行なう。また、縫い制御が実行されていない所定期間において、一方のスイッチング素子がオンされると共に他方のスイッチング素子がオフされるよう制御し、回転速度検出装置によりモータの回転が検出されたか否かに基づいて第１駆動回路または第２駆動回路の短絡故障を判定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ミシンの駆動装置に関し、より詳しくは、モータと、第１駆動回路と、第２駆動回路と、回転速度検出装置と、制御装置とを備えるミシンの駆動装置に関する。

従来、この種のミシンの駆動装置としては、ミシンモータの駆動回路に設けられた駆動開始スイッチと、速度調節用の可変抵抗器および可変抵抗器と協働するスイッチング素子を有する速度調節回路と、スイッチング素子が短絡した場合に駆動回路を遮断する遮断回路と、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。遮断回路は、ミシンの駆動回路に直列接続された温度ヒューズと、温度ヒューズに近接して設けられ駆動開始スイッチと並列接続された電気抵抗と、を有する。この遮断回路は、駆動開始スイッチがオフされている状態でスイッチング素子が短絡すると、電気抵抗と温度ヒューズとに流れる電流が大きくなり、電気抵抗の発熱によって温度ヒューズが溶断されることにより、ミシンモータの駆動回路を強制的に遮断する。これにより、ミシンモータの異常な高速回転を阻止することができる、としている。

特開２００６−３４６７４号公報

しかしながら、上述したミシンの駆動装置では、遮断回路の電気抵抗が駆動開始スイッチに並列接続されているから、遮断回路は、フットコントローラが操作されていないときにしか、スイッチング素子の短絡を検知することができない。このため、使用者がフットコントローラを操作していると、スイッチング素子が短絡しても、ミシンモータの異常な高速回転を防止することができない。また、上述したミシンの駆動装置では、駆動開始スイッチがオフされているときでも、駆動開始スイッチに並列接続されている電気抵抗に微小電流が流れることから、エネルギ効率が低下してしまう。

本発明のミシンの駆動装置は、駆動回路の故障を適切に判定すると共に縫い針の異常な駆動を抑止することを主目的とする。

本発明のミシンの駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のミシンの駆動装置は、
縫い針を駆動するモータと、
電源からみて前記モータと直列に接続された第１スイッチング素子を有する第１駆動回路と、
前記電源からみて前記モータおよび前記第１スイッチング素子と直列に接続された第２スイッチング素子を有する第２駆動回路と、
前記モータの回転速度を検出する回転速度検出装置と、
縫い動作が指示されたとき、前記第２スイッチング素子がオンされるよう前記第２駆動回路を制御すると共に前記第１スイッチング素子のスイッチングによって目標回転速度で前記モータが駆動されるよう前記第１駆動回路を制御する縫い制御を行ない、前記縫い制御が実行されていない所定期間において、前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のうち一方のスイッチング素子がオンされると共に他方のスイッチング素子がオフされるよう前記第１駆動回路および前記第２駆動回路を制御し、前記回転速度検出装置により前記モータの回転が検出されたか否かに基づいて前記第１駆動回路または前記第２駆動回路の短絡故障を判定する第１故障判定を行なう制御装置と、
を備えることを要旨とする。

この本発明のミシンの駆動装置は、モータと、第１スイッチング素子を有する第１駆動回路と、第２スイッチング素子を有する第２駆動回路と、回転速度検出装置と、制御装置とを備える。制御装置は、縫い動作が指示されたとき、第２スイッチング素子がオンされるよう第２駆動回路を制御すると共に第１スイッチング素子のスイッチングによって目標回転速度でモータが駆動されるよう第１駆動回路を制御する縫い制御を行なう。第１スイッチング素子および第２スイッチング素子は、電源とモータとに対して直列に接続されている。このため、一方のスイッチング素子が短絡しても、他方のスイッチング素子をオフすることで、モータが異常な速度で駆動されるのを抑止することができる。また、制御装置は、縫い制御が実行されていない所定期間において、一方のスイッチング素子がオンされると共に他方のスイッチング素子がオフされるよう第１駆動回路および第２駆動回路を制御し、回転速度検出装置によりモータの回転が検出されたか否かにより第１駆動回路または第２駆動回路の短絡故障を判定する。これにより、回転速度検出装置を用いて第１駆動回路または第２駆動回路の短絡故障を適切に判定することができる。

こうした本発明のミシンの駆動装置において、前記所定期間として、前記縫い動作が指示されてから前記縫い制御を開始するまでの間に前記第１故障判定を行なうものとしてもよい。こうすれば、縫い制御を開始する前に第１駆動回路または第２駆動回路の故障を事前判定することができる。

また、本発明のミシンの駆動装置において、前記制御装置は、前記縫い制御として、前記目標回転速度よりも低い所定回転速度で所定時間に亘って前記モータが駆動されるよう前記第１駆動回路および前記第２駆動回路を制御する低速制御を実行してから、前記目標回転速度で前記モータが駆動されるよう前記第１駆動回路および前記第２駆動回路を制御する通常制御を実行し、少なくとも前記低速制御の実行中に、前記回転速度検出装置により検出される回転速度が前記所定回転速度よりも高く前記モータの定格最大回転速度よりも低い第１回転速度を超えたか否かに基づいて前記第１駆動回路の短絡故障を判定する第２故障判定を行ない、少なくとも前記低速制御の実行中に、前記回転速度が前記第１回転速度を超えたときに、前記第２スイッチング素子がオフされるよう前記第２駆動回路を制御するものとしてもよい。こうすれば、通常制御を開始する前に第１駆動回路の故障を適切に判定することができる。また、低速制御の実行中に第１駆動回路が短絡故障しても、縫い針が異常な速度で駆動されるのを抑止することができる。

さらに、本発明のミシンの駆動装置において、前記制御装置は、前記縫い制御の実行中に、前記回転速度検出装置により検出される回転速度が前記目標回転速度よりも高い第２回転速度を超えたか否かに基づいて前記第１駆動回路の短絡故障を判定する第３故障判定を行ない、前記縫い制御の実行中に、前記回転速度が前記第２回転速度を超えたときに、前記第２スイッチング素子がオフされるよう前記第２駆動回路を制御するものとしてもよい。こうすれば、通常制御の実行中に第１駆動回路の故障を適切に判定することができる。また、通常制御の実行中に第１駆動回路が短絡故障しても、縫い針が異常な速度で駆動されるのを抑止することができる。

また、本発明のミシンの駆動装置において、前記制御装置は、前記第１スイッチング素子に短絡故障が発生したと判定した場合、前記縫い制御として、前記第２スイッチング素子のスイッチングによって前記目標回転速度で前記モータが駆動されるよう前記第２駆動回路を制御するものとしてもよい。こうすれば、第１駆動回路に短絡故障が生じている場合でも、第２駆動回路により縫い動作を適切に実行することができる。

また、本発明のミシンの駆動装置において、所定の情報を表示可能な表示装置を備え、前記制御装置は、前記回転速度検出装置により前記モータの異常な回転が検出されたときに、前記表示装置に所定の警告表示を行なうものとしてもよい。こうすれば、第１駆動回路または第２駆動回路に故障の虞があるときに、使用者に適切に注意喚起することができる。

ミシン１０の構成の概略を示す構成図である。 ミシンの駆動装置２０の電気的な接続関係を示す説明図である。 縫い制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 故障判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 ＤＣモータ２２の回転速度ＶとトランジスタＴ１，Ｔ２のスイッチング状態の時間変化の様子を示す説明図である。 変形例の縫い制御ルーチンを示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、ミシン１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、ミシンの駆動装置２０の電気的な接続関係を示す説明図である。ミシン１０は、図示するように、ベッド１１と、ベッド１１の右端から立設された胴部１２と、胴部１２の上端からベッド１１に並行に左方へ延出されたアーム１３とにより構成される。

アーム１３の先端部には、下方に延出するように縫い針１４が設けられている。縫い針１４は、図示しない針棒，クランク機構等を介して、アーム１３の先端部（左端部）から基端部（右端部）にかけて延びる主軸としての上軸５０（図２参照）に連結されている。上軸５０には、伝達機構を介してＤＣモータ２２（図２参照）の回転軸が連結されており、縫い針１４は、ＤＣモータ２２により上軸５０を回転駆動し、クランク機構により上軸５０の回転運動を針棒の上下運動に変換することにより、上下動可能となっている。また、縫い針１４は、上軸５０によって駆動される図示しない揺動機構によって布送り方向に対して直交する左右方向に揺動可能となっている。また、上軸５０には、図２に示すように、スリット円板や発光素子，受光素子を含むロータリエンコーダ５２が取り付けられており、ロータリエンコーダ５２からの信号を制御装置４０に出力することにより、制御装置４０によって上軸５０の回転速度、すなわちＤＣモータ２２の回転速度Ｖを演算できるようになっている。

ベッド１１には、縫い針１４の下方において、針板１５や釜装置（図示せず）が設けられている。釜装置は、上軸５０と同期回転するように上軸５０に伝達機構を介して連結された図示しない下軸からの動力により駆動され、縫い針１４との協働によって、上糸と下糸とを係合させて縫い目を形成する。なお、釜装置は、垂直釜や水平釜を用いることができる。

また、アーム１３の前面には、図１に示すように、操作パネル３０が設けられている。操作パネル３０は、縫いをスタートさせるときとストップさせるときに押下されるスタート／ストップスイッチ３１や、模様の種類の設定や模様の幅の設定，縫い目の長さの設定，縫い速度の設定等を含む各種設定メニューを切り替えるための設定切替スイッチ３２、模様の選択や設定の数値を変更するための設定量変更スイッチ（左スイッチ，右スイッチ）３３、選択した模様や設定の数値，縫い速度，警告表示，エラー表示等を含む各種情報を表示するための表示装置（ＬＥＤ表示装置）３４を備える。本実施例では、縫い速度を設定する場合、ユーザは、設定切替スイッチ３２により設定メニューを縫い速度の設定に切り替えた後、設定量変更スイッチ３３の左スイッチを押下することにより、一段遅い縫い速度を指定することができ、右スイッチを押下することにより、一段速い縫い速度を指定することができる。

実施例のミシンの駆動装置２０は、図２に示すように、ＤＣモータ２２と、ＤＣモータ２２を駆動するための第１駆動回路２４および第２駆動回路２６と、制御装置４０とを備える。第１駆動回路２４は、電源１からみてＤＣモータ２２と直列に接続された第１半導体スイッチング素子としての第１トランジスタＴ１を有する。第２駆動回路２６は、電源１からみてＤＣモータ２２および第１トランジスタＴ１と直列に接続された第２半導体スイッチング素子としての第２トランジスタＴ２を有する。なお、第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２は、例えば、バイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴなどを用いることができる。電源１は、商用電源２と、商用電源２の交流を直流に整流する整流回路３とにより構成される。なお、整流回路３は、全波整流回路であってもよいし、半波整流回路であってもよい。

制御装置４０は、ＣＰＵ４１を中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ４１の他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ４２と、ワークメモリとして機能するＲＡＭ４３と、タイマ４４と、図示しない入出力ポートとを備える。この制御装置４０には、ロータリエンコーダ５２からの回転位置信号やスタート／ストップスイッチ３１からの操作信号、設定切替スイッチ３２からの操作信号、設定量変更スイッチ３３からの操作信号等が入力ポートを介して入力されている。また、制御装置４０からは、第１駆動回路２４（第１トランジスタＴ１）への駆動信号や第２駆動回路２６（第２トランジスタＴ２）への駆動信号、表示装置３４への表示信号等が出力ポートを介して出力されている。

次に、こうして構成されたミシンの駆動装置２０の動作について説明する。図３は、制御装置４０のＣＰＵ４１により実行される縫い制御ルーチンの一例を示すフローチャートであり、図４は、制御装置４０のＣＰＵ４１により実行される故障判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。これらのルーチンは、スタート／ストップスイッチ３１がオン操作されてから次にスタート／ストップスイッチ３１がオフ操作されるまでの間、所定時間毎（例えば、数ｍｓｅｃ毎）に並行して繰り返し実行される。まず、縫い制御ルーチンについて説明し、その後、故障判定ルーチンについて説明する。

縫い制御ルーチンが実行されると、制御装置４０のＣＰＵ４１は、まず、後述する故障判定ルーチンにおいて第１駆動回路２４または第２駆動回路２６のエラーが判定されたか否か（エラー発生中か否か）を判定し（ステップＳ１００）、エラー発生中と判定すると、縫い制御を実行することなく、縫い制御ルーチンを終了する。

一方、エラー発生中でないと判定すると、準備期間中であるか否か（ステップＳ１１０）、低速制御期間中であるか否か（ステップＳ１２０）、通常制御期間中であるか否か（ステップＳ１３０）、をそれぞれ判定する。ここで、準備期間は、スタート／ストップスイッチ３１がオン操作されてから縫い始めまでの準備期間であり、例えば、１００〜２００ｍｓｅｃ程度の期間として予め定められる。低速制御期間は、縫い始めをゆっくりとした速度で行なうための期間であり、例えば、５００〜１０００ｍｓｅｃ程度の期間として予め定められている。通常制御期間は、ユーザにより指示された縫い速度で縫い動作を行なう期間であり、低速制御期間が終了した後に開始される。準備期間中であると判定すると、縫い制御ルーチンを終了する。低速制御期間中であると判定すると、第２トランジスタＴ２がオンされるよう第２駆動回路２６を制御すると共に（ステップＳ１４０）、予め定められた所定の低回転速度ＶｌｏでＤＣモータ２２を回転させるためのデューティ比により第１トランジスタＴ１をスイッチング制御して（ステップＳ１５０）、縫い制御ルーチンを終了する。また、通常制御期間中であると判定すると、第２トランジスタＴ２がオンされるよう第２駆動回路２６を制御すると共に（ステップＳ１６０）、設定切替スイッチ３２および設定量変更スイッチ３３により指示された指示縫い速度に応じた指示回転速度ＶｔｇでＤＣモータ２２を回転させるためのデューティ比により第１トランジスタＴ１をスイッチング制御して（ステップＳ１７０）、縫い制御ルーチンを終了する。

次に、故障判定ルーチンについて説明する。故障判定ルーチンが実行されると、制御装置４０のＣＰＵ４１は、まず、第１判定期間中であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。ここで、第１判定期間は、上述した準備期間と同一の期間として定められ、準備期間において、ＤＣモータ２２の異常な回転、即ち第１トランジスタＴ１の故障（短絡）と第２トランジスタＴ２の故障（短絡）を判定するための故障判定期間である。第１判定期間中であると判定すると、第１トランジスタＴ１の故障判定期間中であるか否か（ステップＳ２１０）、第２トランジスタＴ２の故障判定期間中であるか否か（ステップＳ２２０）、をそれぞれ判定する。なお、第１トランジスタＴ１の故障判定期間と第２トランジスタＴ２の故障判定期間は、第１判定期間内に設けられ、本実施例では、第１判定期間の開始と共に第１トランジスタＴ１の故障判定期間が開始され、第１トランジスタＴ１の故障判定期間が終了した後、第２トランジスタＴ２の故障判定期間が開始されるように設定されている。第１トランジスタＴ１の故障判定期間中であると判定すると、第１トランジスタＴ１がオフされると共に第２トランジスタＴ２がオンされるよう第１駆動回路２４および第２駆動回路２６を制御する（ステップＳ２３０）。一方、第２トランジスタＴ２の故障判定期間中であると判定すると、第１トランジスタＴ１がオンされると共に第２トランジスタＴ２がオフされるよう第１駆動回路２４および第２駆動回路２６を制御する（ステップＳ２４０）。

第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２の一方をオンとし他方をオフとすると、ＤＣモータ２２の回転速度Ｖが第１故障判定閾値Ｖｔｈ１を超え（ステップＳ２５０）、且つ、それが第１時間ｔ１（例えば、１０〜２０ｍｓｅｃ）に亘って継続しているかを判定する（ステップＳ２６０）。ここで、第１故障判定閾値Ｖｔｈ１は、ＤＣモータ２２が回転しているかを判定するための閾値であり、値０よりも若干高い値として定められている。上述したように、第１トランジスタＴ１と第２トランジスタＴ２は、電源１とＤＣモータ２２とに対して直列に接続されているから、一方のスイッチング素子をオフしていれば、他方のスイッチング素子をオンとしても、ＤＣモータ２２は回転しないはずである。しかしながら、一方のスイッチング素子が短絡していると、他方のスイッチング素子をオンとしたときに、ＤＣモータ２２が回転する。したがって、一方のスイッチング素子をオフとすると共に他方のスイッチング素子をオンとしてＤＣモータ２２が回転しているかを判定することにより、一方のスイッチング素子が故障しているかを判定することができる。

ＤＣモータ２２の回転速度Ｖが第１故障判定閾値Ｖｈｔ１を超えており、且つ、それが第１時間ｔ１に亘って継続していると判定すると、一方のスイッチング素子に故障（短絡）の虞があると判断し、ＤＣモータ２２の異常な回転を停止させるために、第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２が共にオフされるよう第１駆動回路２４および第２駆動回路２６を制御する（ステップＳ２７０）。ここで、第１トランジスタＴ１の故障判定期間では、第１トランジスタＴ１がオフされるよう第１駆動回路２４を制御したにも拘わらずＤＣモータ２２が回転している状況であるから、第１トランジスタＴ１に故障（短絡）の虞があると判断する。また、第２トランジスタＴ２の故障判定期間では、第２トランジスタＴ２がオフされるよう第２駆動回路２６を制御したにも拘わらずＤＣモータ２２が回転している状況であるから、第２トランジスタＴ２に故障（短絡）の虞があると判断する。続いて、ＤＣモータ２２に異常な回転（縫い速度）が生じたことをユーザに警告するための縫い速度異常・警告表示を表示装置３４に表示する（ステップＳ２８０）。そして、警告回数を示す警告カウンタＣを値１だけインクリメントし（ステップＳ２９０）、警告カウンタＣの値が閾値Ｃｔｈ（例えば、２，３または４回など）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３００）。警告カウンタＣの値が閾値Ｃｔｈ以下と判定すると、故障判定ルーチンを一旦終了し、警告カウンタＣの値が閾値Ｃｔｈよりも大きいと判定すると、第１トランジスタＴ１または第２トランジスタＴ２の故障（第１駆動回路２４または第２駆動回路２６の故障）を確定し、駆動回路異常・エラー表示を表示装置３４に表示して（ステップＳ３１０）、故障判定ルーチンを終了する。これにより、上述した縫い制御ルーチンのステップＳ１００において、エラー発生中であると判定され、スタート／ストップスイッチ３１の操作に拘わらず一切の縫い動作が禁止されることになる。

ステップＳ２００で第１判定期間中でないと判定したり、ステップＳ２１０，Ｓ２２０で第１トランジスタＴ１の故障判定期間と第２トランジスタＴ２の故障判定期間の何れでもないと判定したり、ステップＳ２５０でＤＣモータ２２の回転速度Ｖが第１故障判定閾値Ｖｔｈ１以下と判定したり、ステップＳ２６０で第１時間ｔ１継続していないと判定すると、第２判定期間中であるか否か（ステップＳ３２０）、第３判定期間中であるか否か（ステップＳ３３０）、をそれぞれ判定する。ここで、第２判定期間は、主に、低速制御期間において第１トランジスタＴ１の故障（短絡）を判定するための故障判定期間である。本実施例では、第２判定期間は、準備期間の開始から低速制御期間の終期までの期間を含むように設定されている。また、第３判定期間は、第２判定期間の終了から縫い動作の終了が指示されるまで（次にスタート／ストップスイッチ３１がオフ操作されるまで）の期間を含むように設定されている。

ステップＳ３２０で第２判定期間中であると判定すると、第２故障判定閾値Ｖｔｈ２を設定し（ステップＳ３４０）、ＤＣモータ２２の回転速度Ｖが第２故障判定閾値Ｖｔｈ２を超え（ステップＳ３５０）、且つ、それが第２時間ｔ２（例えば、５０〜１００ｍｓｅｃ）に亘って継続しているかを判定する（ステップＳ３６０）。ここで、第２判定期間中の第２故障判定閾値Ｖｔｈ２は、低速制御におけるＤＣモータ２２の目標回転速度である低回転速度Ｖｌｏよりも高い速度に定められ、本実施例では、ＤＣモータ２２の定格最大回転速度Ｖｍａｘの１／２の回転速度として定められている。ＤＣモータ２２の回転速度Ｖが第２故障判定閾値Ｖｔｈ２以下と判定したり、ＤＣモータ２２の回転速度Ｖが第２故障判定閾値Ｖｔｈ２を超えているときでもそれが第２時間ｔ２に亘って継続していないと判定すると、故障判定ルーチンを終了する。一方、ＤＣモータ２２の回転速度Ｖが第２故障判定閾値Ｖｔｈ２を超えており、且つ、それが第２時間ｔ２に亘って継続していると判定すると、第１トランジスタＴ１に故障（短絡）の虞があると判断してステップＳ２７０に進み、ＤＣモータ２２の異常な回転を停止させるために第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２を共にオフとすると共に縫い速度異常・警告表示を表示装置３４に表示する（ステップＳ２７０，Ｓ２８０）。続いて、警告カウンタＣを値１だけインクリメントし（ステップＳ２９０）、警告カウンタＣの値が閾値Ｃｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３００）。警告カウンタＣの値が閾値Ｃｔｈ以下と判定すると、故障判定ルーチンを一旦終了し、警告カウンタＣの値が閾値Ｃｔｈよりも大きいと判定すると、第１トランジスタＴ１の故障（短絡）を確定して駆動回路異常・エラー表示を表示装置３４に表示して（ステップＳ３１０）、故障判定ルーチンを終了する。

ステップＳ３３０で第３判定期間中であると判定すると、第２故障判定閾値Ｖｔｈ２を設定し（ステップＳ３７０）、ＤＣモータ２２の回転速度Ｖが第２故障判定閾値Ｖｔｈ２を超え（ステップＳ３８０）、且つ、それが第３時間ｔ３（例えば、５０〜１００ｍｓｅｃ）に亘って継続しているかを判定する（ステップＳ３９０）。ここで、第３判定期間中の第２故障判定閾値Ｖｔｈ２は、通常制御におけるＤＣモータ２２の目標回転速度である指示回転速度Ｖｔｇよりも高い速度に定められ、本実施例では、ＤＣモータ２２の定格最大回転速度ＶｍａｘにＤＣモータ２２の公差（最大公差）αを加えた回転速度として定められている。ＤＣモータ２２の回転速度Ｖが第２故障判定閾値Ｖｔｈ２以下と判定したり、ＤＣモータ２２の回転速度Ｖが第２故障判定閾値Ｖｔｈ２を超えているときでもそれが第３時間ｔ３に亘って継続していないと判定すると、故障判定ルーチンを終了する。一方、ＤＣモータ２２の回転速度Ｖが第２故障判定閾値Ｖｔｈ２を超えており、且つ、それが第３時間ｔ３に亘って継続していると判定すると、第１トランジスタＴ１に故障（短絡）の虞があると判断してステップＳ２７０に進み、ＤＣモータ２２の異常な回転を停止させるために第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２を共にオフとすると共に縫い速度異常・警告表示を表示装置３４に表示する（ステップＳ２７０，Ｓ２８０）。続いて、警告カウンタＣを値１だけインクリメントし（ステップＳ２９０）、警告カウンタＣの値が閾値Ｃｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３００）。警告カウンタＣの値が閾値Ｃｔｈ以下と判定すると、故障判定ルーチンを一旦終了し、警告カウンタＣの値が閾値Ｃｔｈよりも大きいと判定すると、第１トランジスタＴ１の故障（短絡）を確定して駆動回路異常・エラー表示を表示装置３４に表示して（ステップＳ３１０）、故障判定ルーチンを終了する。

図５は、ＤＣモータ２２の回転速度ＶとトランジスタＴ１，Ｔ２のスイッチング状態の時間変化の様子を示す説明図である。縫い制御は、図示するように、スタート／ストップスイッチ３１のオン操作により縫い動作の開始が指示されると（時刻ｔ１）、準備期間が経過するのを待って（時刻ｔ２）、第２トランジスタＴ２をオンすると共に縫い始めが低回転速度Ｖｌｏとなるように比較的小さなデューティ比で第１トランジスタＴ１をスイッチングする低速制御を行なう。低速制御期間が経過すると（時刻ｔ４）、引き続き第２トランジスタＴ２をオンとした状態で縫い速度がユーザにより指示された指示回転速度Ｖｔｇとなるようなデューティ比で第１トランジスタＴ１をスイッチング制御する通常制御を行なう。そして、縫い動作中のスタート／ストップスイッチ３１のオフ操作により縫い動作の停止が指示されると（時刻ｔ５）、小さなデューティ比で第１トランジスタＴ１をスイッチング制御し、縫い針１４が上方の位置で停止するように所定タイミング（時刻ｔ６）で第１トランジスタＴ１をオフとした後、第２トランジスタＴ２をオフとする。第１トランジスタＴ１と第２トランジスタＴ２の故障判定は、準備期間を含む第１判定期間と、低速制御期間を含む第２判定期間と、通常制御期間を含む第３判定期間とでそれぞれ異なる態様で実行される。即ち、第１判定期間においては、第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２のうち一方をオンとすると共に他方をオフとしたときにＤＣモータ２２が回転速度Ｖが値０よりも若干高い第１故障判定閾値Ｖｔｈ１を超えたか否か（ＤＣモータ２２が回転したか否か）を判定することにより行なわれる。また、第２判定期間においては、ＤＣモータ２２の回転速度Ｖがその定格最大回転速度Ｖｍａｘの１／２の値である第２故障判定閾値Ｖｔｈ２を超えたか否かを判定することにより行なわれる。さらに、第３判定期間においては、ＤＣモータ２２の回転速度Ｖがその定格最大回転速度ＶｍａｘにＤＣモータ２２の公差αを加えた第２故障判定閾値Ｖｔｈ２を超えたか否かを判定することにより行なわれる。このように、各期間ごとに異なる閾値を用いてＤＣモータ２２に異常な回転が発生しているかを判定するため、全期間において第１駆動回路２４または第２駆動回路２６の故障を適切に判定することができる。特にスタート時における第１判定期間や第２判定期間において故障判定を行なうことにより、上軸５０ひいてはＤＣモータ２２の回転が速くなりすぎない間に故障を検知することができる。

以上説明した実施例のミシンの駆動装置２０は、縫い動作が指示されたとき、第２トランジスタＴ２がオンされるよう第２駆動回路２６を制御すると共に目標回転速度でＤＣモータ２２が駆動されるよう第１駆動回路２４の第１トランジスタＴ１をスイッチング制御する縫い制御を行なう。第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２は、電源１とＤＣモータ２２に対して直列に接続されているから、一方のスイッチング素子が短絡しても、他方のスイッチング素子をオフすることで、ＤＣモータ２２が異常な回転で駆動されるのを抑止することができる。また、縫い動作が指示されてから縫い制御を開始するまでの準備期間（第１判定期間）において、一方のスイッチング素子をオンすると共に他方のスイッチング素子をオフした状態でＤＣモータ２２が回転したか否かを判定するから、縫い制御を開始する直前に第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２の故障（短絡）の虞を事前判定することができる。すなわち、低速制御期間（第２判定期間），通常制御期間（第３判定期間）よりも早い段階で（上軸５０ひいてはＤＣモータ２２の回転が高速になる前に）故障の虞を判定することができる。また、準備期間（第１判定期間）において、ＤＣモータ２２が回転したと判定すると、第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２を共にオフとするから、縫い針１４の駆動を抑止することができる。

また、実施例のミシンの駆動装置２０は、第２トランジスタＴ２をオンとした状態で縫い始めの速度が低回転速度Ｖｌｏとなるように第１トランジスタＴ１をスイッチング制御する低速度制御を実行し、そのときのＤＣモータ２２の回転速度Ｖがその定格最大回転速度Ｖｍａｘの１／２の速度を超えるときに第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２をオフとする。これにより、低速制御の実行中でも第１トランジスタＴ１の故障（短絡）の虞を判定することができる。すなわち、通常制御期間（第３判定期間）よりも早い段階で（上軸５０ひいてはＤＣモータ２２の回転が高速になる前に）故障の虞を判定することができ、ＤＣモータ２２の異常な高速回転を抑止することができる。

さらに、実施例のミシンの駆動装置２０によれば、第２トランジスタＴ２をオンとした状態で縫い速度がユーザの指示速度となるように第１トランジスタＴ１をスイッチング制御する通常制御を実行し、そのときのＤＣモータ２２の回転速度Ｖがその定格最大回転速度Ｖｍａｘに公差αを加えた速度を超えるときに第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２をオフとする。これにより、通常制御の実行中でも第１トランジスタＴ１の故障（短絡）の虞を判定することができ、ＤＣモータ２２の異常な高速回転を抑止することができる。

また、実施例のミシンの駆動装置２０は、ＤＣモータ２２の異常な回転（縫い速度の異常）を判定したときには、表示装置３４に警告表示を行なうから、第１駆動回路２４や第２駆動回路２６の故障の虞に対してユーザに適切に注意喚起を行なうことができる。加えて、警告回数（警告カウンタＣ）が閾値Ｃｔｈに達すると、エラー表示を行ない、以降の縫い制御を禁止するから、高い安全性を確保することができる。

実施例のミシンの駆動装置２０では、エラー発生中には縫い制御を禁止するものとしたが、エラー発生中でも縫い制御の実行を許容するものとしてもよい。図６は、変形例の縫い制御ルーチンを示すフローチャートである。変形例の縫い制御ルーチンの各処理のうち実施例の縫い制御ルーチンと同一の処理については同一のステップ番号を付し、その説明は重複するから省略する。

変形例の縫い制御ルーチンでは、ステップＳ１００でエラー発生中と判定すると、短絡したと判定したスイッチング素子が第１トランジスタＴ１であるかを判定する（ステップＳ１００Ｂ）。短絡したと判定したスイッチング素子が第１トランジスタＴ１であると判定すると、ステップＳ１１０Ｂに進み、準備期間中であるか低速制御期間中であるか通常制御期間中であるかを判定する（ステップＳ１１０Ｂ〜Ｓ１３０Ｂ）。準備期間中であると判定すると、縫い制御ルーチンを終了する。低速制御期間中であると判定すると、第１トランジスタＴ１がオンされるよう第１駆動回路２４を制御すると共に低回転速度ＶｌｏでＤＣモータ２２が回転するよう第２トランジスタＴ２をスイッチング制御して（ステップＳ１４０Ｂ，Ｓ１５０Ｂ）、縫い制御ルーチンを終了する。通常制御期間中であると判定すると、第１トランジスタＴ１がオンされるよう第１駆動回路２４を制御すると共に指示回転速度ＶｔｇでＤＣモータ２２が回転するよう第２トランジスタＴ２をスイッチング制御して（ステップＳ１６０Ｂ，Ｓ１７０Ｂ）、縫い制御ルーチンを終了する。

ステップＳ１００Ｂにおいて、短絡したと判定したスイッチング素子が第１トランジスタＴ１ではない、即ち第２トランジスタＴ２であると判定すると、実施例の縫い制御ルーチンのステップＳ１１０〜Ｓ１７０と同様に、準備期間中のときにはそのまま縫い制御ルーチンを終了し、低速制御期間中や通常制御期間中のときには、第２トランジスタＴ２が短絡（オン）した状態で、各期間に応じた回転速度でＤＣモータ２２が回転するよう第１トランジスタＴ１をスイッチング制御して縫い制御ルーチンを終了する。

このように、変形例の縫い制御ルーチンでは、第１トランジスタＴ１と第２トランジスタＴ２の一方のスイッチング素子に短絡が発生すると、当該一方のスイッチング素子が短絡した状態で、短絡していない他方のスイッチング素子をスイッチングすることにより縫い制御を実行するのである。これにより、一方のスイッチング素子の短絡に対しても縫い制御を適切に実行することが可能となる。

実施例のミシンの駆動装置２０では、低速制御の実行中には、第２故障判定閾値Ｖｔｈを、ＤＣモータ２２の定格最大回転速度Ｖｍａｘの１／２の回転速度に設定したが、これに限定されるものではない。例えば、低速制御におけるＤＣモータ２２の目標回転速度である低回転速度Ｖｌｏよりも若干高い値に設定するなど、低回転速度Ｖｌｏよりも高くＤＣモータ２２の定格最大回転速度よりも低い回転速度であれば、如何なる回転速度に設定してもよい。

実施例のミシンの駆動装置２０では、通常制御の実行中には、第２故障判定閾値Ｖｔｈを、ＤＣモータ２２の定格最大回転速度ＶｍａｘにＤＣモータ２２の公差αを加えた速度に設定したが、これに限定されるものではない。例えば、通常制御におけるＤＣモータ２２の目標回転速度である指示回転速度Ｖｔｇよりも若干高い値に設定してもよい。

実施例のミシンの駆動装置２０では、低速制御の実行中に第１トランジスタＴ１の故障を判定するための第２判定期間を、第１判定期間と一部重複するように設定したが、第１判定期間と重複しないように設定してもよい。

実施例のミシンの駆動装置２０では、縫い制御として、縫い始めの速度を低速度とする低速制御を実行するものとしたが、低速制御を省略してもよい。この場合、図３の縫い制御ルーチンのステップＳ１２０，Ｓ１４０，Ｓ１５０の処理を省略すると共に図４の故障判定ルーチンのステップＳ３２０，Ｓ３４０〜Ｓ３６０の処理を省略するものとすればよい。

実施例のミシンの駆動装置２０では、縫い動作が指示されてから縫い制御が開始されるまでの準備期間において、一方のスイッチング素子がオンされると共に他方のスイッチング素子がオフされるよう第１駆動回路２４および第２駆動回路２６を制御し、ＤＣモータ２２が回転しているか否かを判定する第１故障判定を行なうものとした。しかし、縫い制御が実行されていない期間であれば、第１故障判定を如何なる期間で行なうものとしてもよい。

実施例のミシンの駆動装置２０では、低速制御や通常制御の実行中に、ＤＣモータ２２の回転速度Ｖが第２故障判定閾値Ｖｔｈを超えたか否かを判定することにより第１トランジスタＴ１の短絡故障を判定するものとした。しかし、これに加えて、ＤＣモータ２２の回転速度Ｖが目標回転速度（低回転速度Ｖｌｏ，指示回転速度Ｖｔｇ）よりも低い速度を下回ったか否かを判定することにより、第１トランジスタＴ１または第２トランジスタＴ２のオープン故障を判定するものとしてもよい。

実施例のミシンの駆動装置２０では、ＤＣモータ２２に伝達機構を介して連結された上軸５０にロータリエンコーダ５２（回転速度検出装置）を取り付けるものとしたが、これに限定されるものではなく、ＤＣモータ２２の回転軸に取り付けるものとしてもよいし、ＤＣモータ２２に連結される他の如何なる回転部材に取り付けるものとしてもよい。

実施例のミシンの駆動装置２０では、ＤＣモータ２２の回転速度を検出するための回転速度検出装置としてロータリエンコーダ５２を用いるものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、電磁ピックアップなどＤＣモータ２２の回転速度を検出可能なものであれば、如何なるタイプの回転速度検出装置を用いてもよい。

実施例のミシンの駆動装置２０では、第１駆動回路２４は、電源１からみてＤＣモータ２２と直列に接続された第１半導体スイッチング素子としての第１トランジスタＴ１を備え、第２駆動回路２６は、電源１からみてＤＣモータ２２および第１トランジスタＴ１と直列に接続された第２半導体スイッチング素子としての第２トランジスタＴ２を備えており、図２に示すように、図中上から、電源１，ＤＣモータ２２，第１駆動回路２４，第２駆動回路２６の順に並ぶように直列に接続されるものとした。しかしながら、これに限定されるものではなく、図２中上から、電源１，第１駆動回路２４，ＤＣモータ２２，第２駆動回路２６の順に並ぶように、或いは、電源１，第１駆動回路２４，第２駆動回路２６，ＤＣモータ２２の順に並ぶように、直列に接続されてもよい。

実施例のミシンの駆動装置２０では、縫い針１４をＤＣモータ２２で駆動すると共にＤＣモータ２２を第１駆動回路２４および第２駆動回路２６で駆動するものに適用して説明したが、縫い針１４をＡＣモータで駆動すると共にＡＣモータを第１駆動回路および第２駆動回路で駆動するものに適用するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、ＤＣモータ２２が「モータ」に相当し、第１駆動回路２４が「第１駆動回路」に相当し、第２駆動回路２６が「第２駆動回路」に相当し、ロータリエンコーダ５２とロータリエンコーダ５２からの信号に基づいてＤＣモータ２２の回転速度Ｖを演算する制御装置４０とが「回転速度検出装置」に相当し、縫い制御ルーチンや故障判定ルーチンを実行する制御装置４０が「制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、ミシンの駆動装置の製造産業などに利用可能である。

１ 電源、２ 商用電源、３ 整流回路、１０ ミシン、１１ ベッド、１２ 胴部、１３ アーム、１４ 縫い針、１５ 針板、２０ 駆動装置、２２ ＤＣモータ、２４ 第１駆動回路、２６ 第２駆動回路、３０ 操作パネル、３１ スタート／ストップスイッチ、３２ 設定切替スイッチ、３３ 設定量変更スイッチ、３４ 表示装置、４０ 制御装置、４１ ＣＰＵ、４２ ＲＯＭ、４３ ＲＡＭ、４４ タイマ、５０ 上軸、５２ ロータリエンコーダ、Ｔ１，Ｔ２ トランジスタ。

Claims (6)

1. 縫い針を駆動するモータと、
   電源からみて前記モータと直列に接続された第１スイッチング素子を有する第１駆動回路と、
   前記電源からみて前記モータおよび前記第１スイッチング素子と直列に接続された第２スイッチング素子を有する第２駆動回路と、
   前記モータの回転速度を検出する回転速度検出装置と、
   縫い動作が指示されたとき、前記第２スイッチング素子がオンされるよう前記第２駆動回路を制御すると共に前記第１スイッチング素子のスイッチングによって目標回転速度で前記モータが駆動されるよう前記第１駆動回路を制御する縫い制御を行ない、前記縫い制御が実行されていない所定期間において、前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子のうち一方のスイッチング素子がオンされると共に他方のスイッチング素子がオフされるよう前記第１駆動回路および前記第２駆動回路を制御し、前記回転速度検出装置により前記モータの回転が検出されたか否かに基づいて前記第１駆動回路または前記第２駆動回路の短絡故障を判定する第１故障判定を行なう制御装置と、
   を備えるミシンの駆動装置。
2. 請求項１記載のミシンの駆動装置であって、
   前記所定期間として、前記縫い動作が指示されてから前記縫い制御を開始するまでの間に前記第１故障判定を行なう、
   ミシンの駆動装置。
3. 請求項１または２記載のミシンの駆動装置であって、
   前記制御装置は、
   前記縫い制御として、前記目標回転速度よりも低い所定回転速度で所定時間に亘って前記モータが駆動されるよう前記第１駆動回路および前記第２駆動回路を制御する低速制御を実行してから、前記目標回転速度で前記モータが駆動されるよう前記第１駆動回路および前記第２駆動回路を制御する通常制御を実行し、
   少なくとも前記低速制御の実行中に、前記回転速度検出装置により検出される回転速度が前記所定回転速度よりも高く前記モータの定格最大回転速度よりも低い第１回転速度を超えたか否かに基づいて前記第１駆動回路の短絡故障を判定する第２故障判定を行ない、
   少なくとも前記低速制御の実行中に、前記回転速度が前記第１回転速度を超えたときに、前記第２スイッチング素子がオフされるよう前記第２駆動回路を制御する、
   ミシンの駆動装置。
4. 請求項１ないし３いずれか１項に記載のミシンの駆動装置であって、
   前記制御装置は、前記縫い制御の実行中に、前記回転速度検出装置により検出される回転速度が前記目標回転速度よりも高い第２回転速度を超えたか否かに基づいて前記第１駆動回路の短絡故障を判定する第３故障判定を行ない、
   前記縫い制御の実行中に、前記回転速度が前記第２回転速度を超えたときに、前記第２スイッチング素子がオフされるよう前記第２駆動回路を制御する、
   ミシンの駆動装置。
5. 請求項１ないし４いずれか１項に記載のミシンの駆動装置であって、
   前記制御装置は、前記第１スイッチング素子が短絡したと判定した場合、前記縫い制御として、前記第２スイッチング素子のスイッチングによって前記目標回転速度で前記モータが駆動されるよう前記第２駆動回路を制御する、
   ミシンの駆動装置。
6. 請求項１ないし５いずれか１項に記載のミシンの駆動装置であって、
   所定の情報を表示可能な表示装置を備え、
   前記制御装置は、前記回転速度検出装置により前記モータの異常な回転が検出されたときに、前記表示装置に所定の警告表示を行なう、
   ミシンの駆動装置。

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