JP2653567B2

JP2653567B2 - ミシン針位置保持制御装置

Info

Publication number: JP2653567B2
Application number: JP3065189A
Authority: JP
Inventors: 義己高橋
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 1991-03-29
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JPH04300585A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータによるミシン制
御装置に関し、特にミシンの停針時に手回し可能な保持
力を与えるミシン針位置保持制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ミシン
の頭部によっては、特に仕付け縫いミシンのように例え
ば針上停針時にメカ機構部の自重により、元の針位置を
保持できず、針が下降してしまい布のとり出し等の扱い
に不具合が生じる場合があった。

【０００３】これを避けるため、従来、モータ本体にブ
レーキ板を備え、ブレーキソレノイドを励磁するという
保持機構を有したミシンがあり、停止中の針位置を保持
させる方式があった。しかしながら、このような保持機
構を持つことは、システム的に高価になるという欠点が
あり、しかもミシン主軸を手回しし、手動により針を上
下させることができるように保持力を下げることが困難
であった。手回しできないと、糸切れ後の糸通し作業や
布のハンドリング等や細かい縫い作業がしづらいという
欠点がある。

【０００４】そこで、ブレーキ板なしで停針後もモータ
の位置偏差をゼロに制御することにより、針を一定に保
持させる保持機能を持たせた方式もあるが、位置偏差を
ゼロにし続けるとたとえ手回ししても元の位置にもどっ
てしまうのでやはり手回しできないという欠点がある。

【０００５】このような欠点を解消するため、手回しさ
れて位置偏差が増していったとき、偏差が規定値を越え
たとき偏差をクリアして元にもどらないようにして手回
し可能にする方式があった。

【０００６】しかしながら、この場合でも常に保持機能
が働いてしまうため、手回ししている期間中、負荷がか
かるために操作しづらいという欠点がある。また、手回
ししてしまうとモータの位置偏差がクリアされてしまう
ため、再度正確に上下針位置にもどして作業する場合に
は、元の位置がクリアされているので戻す作業性が悪い
という欠点がある。

【０００７】また、針位置保持時に手回し可能とするた
めの問題として、保持力が強すぎると手回しは難しくな
るということがある。保持電流は、位置偏差により演算
によって求めるのが通常の方式だが、回転時と同じゲイ
ンだと演算後の電流値はあまり小さくならない場合があ
るので、保持時のゲインを回転時のゲインと切り替えて
演算する方式がある。

【０００８】しかしながら、駆動電流量の大小をパルス
幅の大小で制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）方式で制御
する場合では、ゲインを小さくし、演算結果のＰＷＭ値
が小さくなった場合でも、システム的にＰＷＭ分解能が
あらい制御系では、電流値を下げることができないの
で、やはり保持トルクを小さくできず作業性が悪くなっ
たり、モータが振動してしまうという欠点があった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、上記欠点を解消
し、保持力を小さくして糸切れ後の糸通し作業や布のハ
ンドリング等や細かい縫い作業のできるミシン針位置保
持制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、ミシンモータにより駆動され、ミシン主軸の回転と
連動して上下に移動する針と、前記針の上位置または下
位置等の所定の保持位置を検出する保持位置検出器と、
ミシン停止時において、該針が前記保持位置からずれな
いように前記ミシンモータを駆動制御して保持する保持
手段と、前記保持手段により保持する時には、前記ミシ
ンモータに供給するモータ駆動電流を、ミシン駆動時の
駆動電流よりも制限して、操作者が手回し可能な保持ト
ルクとなるような保持電流に切替えるモータ駆動回路
と、を備えたことを特徴とする。また、ミシンモータに
より駆動され、ミシン主軸の回転と連動して上下に移動
する針と、前記針の上位置または下位置等の所定の保持
位置を検出する保持位置検出器と、ミシン停止時におい
て、該針が前記保持位置からずれないように前記ミシン
モータを駆動制御して保持する保持手段と、前記保持手
段により保持する時には前記ミシンモータに保持電流を
供給し、保持位置から外れた場合にはミシンモータの駆
動を停止するモータ駆動回路とを備えたことを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】このように構成した本発明では、針保持状態で
も簡単に手回しでき、しかも針位置決めも簡単にでき
る。また、保持位置以外では保持トルクなしのフリーの
状態になり手回しし易くなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。

【００１３】第１図はモータ制御によるミシンの外観を
示す斜視図である。図１において、ミシン１は、操作台
３の上にミシン本体５を搭載している。この操作台３の
下部には、モータ７及びミシン制御装置（モータ・ミシ
ンコントローラ）９が配置されている。前記モータ７と
ミシン本体５とは、モータ７の回転軸に設けたプーリ１
１とミシン本体５のシンクロナイザー１３との間に掛け
渡されたベルト１５で連結されている。上記ミシン本体
５及びモータ７は、モータ・ミシンコントローラ９によ
り制御される。このモータ・ミシンコントローラ９は、
図示しないモータ速度検出器、モータ位相検出器、ペダ
ルセンサ、ミシン位置検出器、及び保持力選択スイッチ
からの検出信号を基に、モータ７の回転を制御できるよ
うにしてある。なお、上記ペダルセンサは、ペダル１７
の踏み込み量を検出する。

【００１４】図２は、上記モータ・ミシンコントローラ
を示す制御ブロック図である。図２において、モータ・
ミシンコントローラ９は、主にミシン制御手段２１と、
モータ制御手段２３とからなり、これらは演算処理装置
（ＣＰＵ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダム
アクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力装置（Ｉ／Ｏ）等で
構成されている。このＣＰＵで実現されるミシン制御手
段２１及びモータ制御手段２３には、針位置を検出する
位置カウンタPoＣと、針位置からのずれ量を検出するパ
ルスカウンタPuＣと、パルスカウンタPuＣのカウント値
（ずれ量）からパルス幅変調信号及びモータ逆方向を求
めるためのテーブルＴａとを備えている。また、モータ
・ミシンコントローラ９は、モータ７を駆動するモータ
駆動回路２５も含んでいる。このモータ・ミシンコント
ローラ９は、ミシン１を次のように制御するようになっ
ている。すなわち、ペダル１７が踏まれたときに、その
踏込み量がペダルセンサ２７からミシン制御手段２１に
入力される。ミシン制御手段２１は、踏み量に応じた回
転指令と回転速度をモータ制御手段２３に与える。モー
タ制御手段２３は、図４のフローチャートに示すように
指令を入力するとその指令を判別し、モータ７の回転軸
に取り付けられたエンコーダ（モータ速度検出器２９及
びモータ位相検出器３１）からのモータ速度及びモータ
位相を前記回転指令と回転速度に一致するようにモータ
駆動回路２５にモータ駆動指令信号を与えて、モータ７
を回転させる。モータ７が回転するとベルト１５を介し
てミシン本体５の主軸も回転する。また、このミシン１
において、ミシン針位置検出器３３はシンクロナイザー
１３の内部に設けられており、ミシン本体５の主軸の回
転に応じて針上位置と針下位置をそれぞれ１回転ごとに
検出できるようになっている。

【００１５】ミシン制御手段２１は、ペダル１７が解放
されたことをペダルセンサ２７で検出された際に、針上
停止モードのときは、針上信号で停止指令と保持指令を
モータ制御手段２３に出力する。モータ制御手段２３で
は、停止指令を受け取ると、モータ７を停止するように
してある。また、ミシン制御手段２１は、保持力選択ス
イッチ３５に応じた保持力を出力できるようにしてあ
る。なお、モータ・ミシンコントローラ９は、ミシン針
位置保持制御処理に入ると、ミシン針位置検出器３３か
らの信号の内の針上位置信号の立ち上がりエッジで割り
込み動作に移行できるとともに、エンコーダ（モータ速
度検出器２９及びモータ位相検出器３１）からの信号で
割り込み動作に入るようにしてある。そして、モータ・
ミシンコントローラ９では、予め設定された針保持位置
を位置カウンタPoＣのカウント値を基に検出する第一の
手段と、この第一の手段からの針位置のずれ量をパルス
カウンタPuＣのカウント値を基に検出する第二の手段
と、この第二の手段からの内容とテーブルＴａとから得
た指令をモータ駆動回路２５に与え、モータ駆動回路２
５によりずれと逆方向に通電時間とモータの駆動電流を
調整して保持トルクを与える第三の手段とを実現する。

【００１６】図３は、モータ駆動回路の詳細を示すブロ
ック図である。図３において、モータ駆動回路２５は、
モータ制御手段２３からのデジタルモータ駆動電流制限
値信号からアナログモータ駆動電流制限値信号を作成す
るＤ／Ａコンバータ３７と、前記アナログモータ駆動電
流制限値信号とモータ電流検出値とを比較しモータ電流
検出値が前記制限値信号を越えないように電流制限を行
う電流制限回路３９と、この電流制限回路３９からの電
流値指令、モータ制御手段２３からのパルス幅変調信号
（ＰＷＭ）、モータ回転方向信号を取り込んでモータ７
へ供給する電力を出力するモータドライバ４１とから構
成されている。

【００１７】次に、上述した実施例の動作を以下に説明
する。

【００１８】まず、ミシン１の全体の動作を図４に示す
フローチャートを利用して説明する。モータ・ミシンコ
ントローラ９のモータ制御手段２３は、まず、初期設定
する（ステップS101）。ついで、モータ制御手段２３
は、指令が入力されると（ステップS102）、その指令の
内容が回転指令であるときには（ステップS103）、ミシ
ン制御手段２１からの回転指令値に従ってモータ駆動回
路２５から駆動電流値を出力し、モータ７を回転させる
（ステップS104）。モータ７が回転すると、ベルト１５
を介してミシン本体５の主軸も回転する。そして、モー
タ７の回転軸に取り付けられたエンコーダ（モータ速度
検出器２９及びモータ位相検出器３１）から得たモータ
速度及びモータ位相を取り込んだモータ制御手段２３
は、そのモータ速度及びモータ位相を基にモータ７を回
転制御する。

【００１９】一方、モータ制御手段２３は、前記指令の
内容が回転指令でないと判定したとき（ステップS10
3）、停止指令か否かを判定する（ステップS105）。こ
の停止指令は、ペダルセンサ２７がペダル１７の解放を
検出することにより発生する。このペダルセンサ２７か
らの停止指令がモータ・ミシンコントローラ９のミシン
制御手段２１に入力されると（ステップS105）、ミシン
制御手段２１は、針上停止モードに設定されている場合
に、ミシン針位置検出器３３からの針上検出信号を基に
停止指令と保持指令とをモータ制御手段２３に出力す
る。モータ制御手段２３は、前記停止指令を受けとる
と、モータ速度検出器２９からの検出信号によりモータ
速度が例えば１０〔ｒｐｍ〕以上と判断したときに（ス
テップS106）、モータ停止制御をする（ステップS10
7）。

【００２０】また、モータ制御手段２３は、モータ速度
検出器２９からの検出信号によりモータ速度が例えば１
０〔ｒｐｍ〕未満と判断したときに（ステップS106）、
あるいは停止指令ではないとき（ステップS105）、保持
指令か否かの判定を行う（ステップS108）。ここで、保
持指令でないときには（ステップS108）、モータ制御手
段２３はモータ駆動を停止し（ステップS110）、指令入
力処理（ステップS102）に移行する。保持指令のときに
は（ステップS108）、モータ制御手段２３は、針位置保
持制御処理を行った後（ステップS109）、指令入力処理
（ステップS102）に移行する。

【００２１】次に、本実施例のミシン針位置保持制御の
動作を説明する。

【００２２】まず、この針位置保持制御の動作の説明を
する前に本説明にて使用する図面について説明をする。
図５は手回ししたときの針位置信号、回転指令、停止指
令、保持指令の関係を示すタイムチャート、図６は針位
置保持制御の詳細を示すフローチャート、図７は針位置
保持制御処理における針上信号立ち上がりエッジ割り込
み処理のフローチャート、図８はエンコーダ割り込みに
よる処理のフローチャート、図９はモータ制御手段から
のＰＷＭとモータ駆動電流との関係を示す波形図、図１
０はパルスカウント値に対するＰＷＭの関係を示す説明
図である。

【００２３】図４の保持指令（ステップS108）を受けた
モータ・ミシンコントローラ９は針位置保持制御処理に
入り（ステップS109）、図６の処理フローに移行する。

【００２４】図６において、モータ・ミシンコントロー
ラ９のモータ制御手段２３は、保持指令を受けとると、
保持モードにするか否かを判定する（ステップS201）。
この保持モードの判定では（ステップS201）、針上信号
の立ち上がりエッジ（図５の時刻ｔ₀）で図７の割り込
みルーチンに入り（ステップS301）、位置カウンタPoＣ
をクリアする（ステップS302）。ついで、当該保持モー
ドの判定では（ステップS201）、モータエンコーダ（モ
ータ速度検出器２９及びモータ位相検出器３１）からの
４逓倍信号によりモータ・ミシンコントローラ９は、図
８の割り込みルーチンに入る（ステップS401）。

【００２５】図８の割り込みルーチンは、モータの回転
方向、保持目的位置、針のずれ量を検出する。図８にお
いて、現在のエンコーダのＡ相Ｂ相の状態を取り込み
（ステップS402）、記憶しておいた前回のエンコーダの
Ａ相Ｂ相の値を読み込み（ステップS403）、これらを比
較することによりモータの回転方向を判断し（ステップ
S404）、反時計回り（ＣＣＷ）の場合は位置カウンタPo
Ｃをカウントアップし（ステップS405）、時計回り（Ｃ
Ｗ）の場合は位置カウンタPoＣをカウントダウンする
（ステップS406）。

【００２６】ついで、モータ制御手段２３は、前記位置
カウンタPoＣの値により針上保持位置か否かの処理に移
行する。すなわち、この位置カウンタPoＣのカウント値
が許容値の範囲（例えば、１０〜２５）であれば、モー
タ制御手段２３は、保持モードにするため、前記位置カ
ウンタPoＣのカウント値により針上保持位置かどうか判
断する（ステップS202）。保持位置でないときには（ス
テップS202）、針位置保持制御処理は停止され、図４の
フローチャートに戻る。位置カウンタPoＣのカウント値
が許容値の範囲（例えば、１０〜２５）となれば、モー
タ制御手段２３は、図９に示すように、回転指令時には
モータ駆動電流の制限値をＡとして制限値を緩めている
が、保持指令時にはモータ駆動電流の制限値をＢまで制
限する（ステップS203）。これにより、図３に示すよう
に、Ｄ／Ａコンバータ３７からは、モータ駆動電流が制
限値Ａから制限値Ｂに変化した制限値が電流制限回路３
９に供給される。電流制限回路３９では、モータ電流検
出値を前記供給されたモータ駆動電流の制限値Ｂに一致
するように制御することにより、モータ駆動電流値を押
さえ針位置保持のためのトルクを小さくする。

【００２７】また、保持モードでないときには（ステッ
プS407、S409）、パルスカウンタPuＣをカウントせず次
のステップに移行する。そして、前回のＡ相Ｂ相の値に
代えて今回のＡ相Ｂ相の値を記憶する（ステップS41
1）。なお、この割り込みルーチンはエンコーダが回転
すると開始される。

【００２８】次に、モータ・ミシンコントローラ９は、
モータエンコーダ（モータ速度検出器２９及びモータ位
相検出器３１）のパルスカウンタPuＣをクリアすること
により（ステップS204）、保持位置からの位相ずれを監
視可能とし、ついで保持モードをセットする（ステップ
S205）。また、モータ・ミシンコントローラ９は、ＣＣ
Ｗのときで保持モードのときは（ステップS407）、パル
スカウンタPuＣをカンウトアップし（ステップS408）、
ＣＷのときで保持モードのときには（ステップS409）、
パルスカウンタPuＣをカウントダウンする（ステップS4
10）。モータ制御手段２３は、針保持位置からのずれ量
を検出する該パルスカウンタPuＣのカウント値に従って
図１０に示す変換テーブルＴａにより、該パルスカウン
タPuＣのカウント値に応じたＰＷＭ値と、ずれと反対方
向に回転させるモータ回転方向を求め、その求めたＰＷ
Ｍ値とモータ回転方向をモータ駆動回路２５に出力する
（ステップS206〜S208）。

【００２９】このようにして保持モードがセットされた
場合は、針の自重等で針が保持位置からずれると、図８
のエンコーダ割り込み処理に移行して、パルスカウンタ
PuＣがそのずれ量をカンウトするので、このカウント値
（ずれ量）が小さくなるように、モータ制御手段２３か
らモータ駆動回路２５に指令が与えられて（ステップS2
01、S206〜S208の処理を繰り返す）、モータ７からミシ
ン本体５に弱いトルクが加えられ針が常時一定位置で保
持される。

【００３０】針上位置保持トルクは、従来のミシンに比
較した弱くされているので、図５に示すように時刻ｔ₁
〜ｔ₄の期間で手回しされても、比較的簡単に手回しで
きる。図５に示すように手回しにより針上位置を外れた
場合は（時刻ｔ₂）、保持指令は解除されるので（時刻
ｔ₂）、図４の保持指令がないときの動作となり（ステ
ップS108）、保持トルクなしのフリー状態になり手回し
し易くなる（ステップS110）。また、さらに、手回しさ
れ針上位置にきたときは（図５の時刻ｔ₃）、保持指令
が出され（時刻ｔ₃）、再び保持位置で保持モードに入
り保持されることになる。本実施例は、上述したように
動作するので、針上位置の位置決めも簡単になる。

【００３１】また、本実施例では、図１０に示す変換テ
ーブルＴａを複数種用意し、外部より保持力選択スイッ
チ３５等により、前記複数の変換テーブルＴの内の一つ
を選択できるようにすることにより、複数の特性の違う
ミシン頭部にも適切な保持力をもって対応可能となる。

【００３２】次に、本実施例では、針位置保持状態のと
きにミシン本体５に加わっているトルクが弱いので、手
回しがしやすくなり、針位置決めもしやすくなって、縫
製作業の能率が上がる。

【００３３】さらに、本実施例では、保持電流値を求め
る処理時間が短縮されるので、ＣＰＵの処理能力が向上
する。

【００３４】加えて、本実施例では、モータ駆動電流制
限を針位置保持状態の時に変更し、手回しし易い保持ト
ルクにしている。

【００３５】また、本実施例では、針上また針下検知位
置でのみ保持しているので、針位置決めしやすいし、針
位置間ではフリーになるので手回ししやすい。

【００３６】なお、本実施例では、針位置保持点からの
ずれ量に応じて変換テーブルＴにより、直接電流値・逆
回転方向を求めるので、ゲインによる演算で求めるより
も簡単な処理となる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、モ
ータ駆動電流制限を針位置保持状態に必要な値に変更
し、手回しし易い保持トルクにしているので、手回しが
し易く、針位置決めもし易くなって、縫製作業の能率が
上がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明のミシンを示す斜視図である。

【図２】図２は本発明のモータ・ミシンコントローラを
示すブロック図である。

【図３】図３は本発明の実施例で使用されるモータ駆動
回路の詳細を示すブロック図である。

【図４】図４は同実施例の全体動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図５】図５は同実施例の動作を説明するためのタイム
チャートである。

【図６】図６は同実施例の針位置保持制御処理の詳細を
説明するためのフローチャートである。

【図７】図７は同実施例の針位置保持制御処理における
針上信号立ち上がりエッジ割り込み動作を説明するため
のフローチャートである。

【図８】図８は同実施例の針位置保持制御処理における
エンコーダ割り込み動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図９】図９は同実施例のモータ駆動回路の動作を説明
するためのタイムチャートである。

【図１０】図１０は同実施例の針位置保持制御処理にお
けるずれ量及びモータ回転方向のを求めるテーブルを示
す説明図である。

【符号の説明】

１ミシン３操作台５ミシン本体７モータ９モータ・ミシンコントローラ１３シンクロナイザー１７ペダル２１ミシン制御手段２３モータ制御手段２５モータ駆動回路２９モータ速度検出器３１モータ位相検出器３３ミシン針位置検出器Ｔテーブル

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ミシンモータにより駆動され、ミシン主軸
の回転と連動して上下に移動する針と、前記針の上位置または下位置等の所定の保持位置を検出
する保持位置検出器と、ミシン停止時において、該針が前記保持位置からずれな
いように前記ミシンモータを駆動制御して保持する保持
手段と、前記保持手段により保持する時には、前記ミシンモータ
に供給するモータ駆動電流を、ミシン駆動時の駆動電流
よりも制限して、操作者が手回し可能な保持トルクとな
るような保持電流に切替えるモータ駆動回路と、を備えたことを特徴とするミシン針位置保持制御装置。
【請求項２】ミシンモータにより駆動され、ミシン主軸
の回転と連動して上下に移動する針と、前記針の上位置または下位置等の所定の保持位置を検出
する保持位置検出器と、ミシン停止時において、該針が前記保持位置からずれな
いように前記ミシンモータを駆動制御して保持する保持
手段と、前記保持手段により保持する時には前記ミシンモータに
保持電流を供給し、保持位置から外れた場合にはミシン
モータの駆動を停止するモータ駆動回路と、を備えたことを特徴とするミシン針位置保持制御装置。