JP2667735B2 - Motor control method for sewing machine - Google Patents
Motor control method for sewing machineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ミシンにおけるモータ制御方法に関し、
特に糸切り動作時のモータの回転を安定化させるための
制御方法に関する。The present invention relates to a motor control method for a sewing machine,
In particular, the present invention relates to a control method for stabilizing rotation of a motor during a thread cutting operation.
ミシンの主軸を回転させる駆動源としてDCブラシレス
サーボモータ(以下単に「モータ」という)が使用され
ており、その制御手段としてパルス幅変調(以下「PW
M」という)による制御方式が多用されている。A DC brushless servomotor (hereinafter simply referred to as “motor”) is used as a drive source for rotating the main shaft of the sewing machine, and pulse width modulation (hereinafter “PW
The control method by "M") is often used.
すなわち、ミシン制御部からの速度指令値とモータ速
度検出器からの実際のモータ速度の検出値との偏差を算
出してゲインを乗じ、その値に応じたデユーテイのPWM
制御信号によつてドライバを制御し、モータのドライブ
電流を制御している。That is, the difference between the speed command value from the sewing machine control unit and the actual motor speed detection value from the motor speed detector is calculated and multiplied by the gain, and the duty PWM according to that value is calculated.
The driver is controlled by the control signal, and the drive current of the motor is controlled.
このようなミシンにおいて、糸切り時にはミシンの糸
切り機構が作動されるため、通常の縫い動作に比較して
大きな負荷変動が生じる。In such a sewing machine, the thread trimming mechanism of the sewing machine is operated at the time of thread trimming, so that a large load fluctuation occurs as compared with a normal sewing operation.
この糸切り機構の負荷が大きいミシン頭部では、負荷
が大きくなつた時にモータの回転速度が落ち、それによ
つて速度指令値との偏差が大きくなり、ドライブ電流を
増して回転速度を上げようとするが、糸切り負荷点を越
えると急に負荷が軽くなり、それまで電流量が大きくな
つているため速度が逆に上がつてしまい、針上停止位置
をオーバしてしまうという不具合が生じることがあつ
た。In the sewing machine head where the load of this thread trimming mechanism is large, when the load increases, the rotation speed of the motor decreases, thereby increasing the deviation from the speed command value, and increasing the drive current to increase the rotation speed. However, when the load exceeds the thread trimming load point, the load suddenly becomes lighter, and the current amount has increased so far, and the speed will increase in reverse, causing the needle up stop position to be exceeded. I got it.
これを避けるため、従来は糸切り機構が作動する前の
所定タイミングでミシン制御部からモータ制御部への速
度指令値を大きくして(あるいはゲインを上げて)、予
め回転速度を上げておいて負荷変動を加速力で乗り切
り、糸切り負荷がかかるポイントでは速度指令値を小さ
くして(あるいはゲインを下げて)、スピードを抑制す
るという制御を行なつていた。In order to avoid this, conventionally, the speed command value from the sewing machine control unit to the motor control unit is increased (or the gain is increased) at a predetermined timing before the thread trimming mechanism operates, and the rotation speed is increased in advance. At the point where a thread trimming load is applied, the speed variation is reduced (or the gain is reduced) at the point where the thread variation load is applied, thereby controlling the speed to suppress the speed.
しかしながら、このような従来の糸切り時のモータ制
御は、速度指令あるいはゲインの予測制御であり、同種
(同負荷)のミシン頭部に対しては有効であるが、糸切
り負荷点の異なる他のミシン頭部では制御が難かしく、
停止位置が安定しないという問題があつた。However, such conventional motor control at the time of thread trimming is speed command or gain predictive control, and is effective for a sewing machine head of the same type (same load). It is difficult to control with the sewing machine head of
There was a problem that the stop position was not stable.
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、糸
切り負荷の異なる各種のミシンに簡単に適用できるモー
タ制御方法により、糸切り動作時のモータの回転を安定
化させて、針が上停止位置で確実に停止するようにする
ことを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and stabilizes the rotation of the motor during the thread trimming operation by using a motor control method that can be easily applied to various sewing machines having different thread trimming loads. An object is to surely stop at a stop position.
上記の目的を達成するため、この発明によるミシンに
おけるモータ制御方法は、ミシンの糸切り機構の作動中
は、それ以外のモータ駆動時よりDCブラシレスサーボモ
ータのドライブ電流を制御するパルス幅変調信号の周期
を短かくすることを特徴とする。In order to achieve the above object, a motor control method in a sewing machine according to the present invention provides a method of controlling a drive current of a DC brushless servomotor during driving of a thread trimming mechanism of a sewing machine from other motors. It is characterized by shortening the cycle.
この発明の制御方法によれば、糸切り機構の作動中は
PWM周期が密になつてモータのドライブ電流の制御周期
が短かくなるので、電流リツプルが安定化し、それによ
つてトルクリツプルも安定化する。According to the control method of the present invention, during operation of the thread trimming mechanism,
Since the control cycle of the drive current of the motor becomes shorter as the PWM cycle becomes denser, the current ripple is stabilized, and thereby the torque ripple is also stabilized.
以下、この発明の実施例を図面によつて具体的に説明
する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
第2図はこの発明を適用するミシンの外観を示す概略
正面図である。FIG. 2 is a schematic front view showing the appearance of a sewing machine to which the present invention is applied.
1はミシン本体(頭部)で、ミシンテーブ2上に固定
載置されており、内部に設けられたミシン主軸3の後端
部にプーリ4が装着される。Reference numeral 1 denotes a sewing machine main body (head), which is fixedly mounted on a sewing machine tape 2, and a pulley 4 is attached to a rear end of a sewing machine main shaft 3 provided therein.
テーブル2の下部にはモータ5が取り付けられてお
り、その回転軸にプーリ6が装着され、このモータ側の
プーリ6と上記ミシン側のプーリ4との間にベルト7が
張装されて、モータ5の駆動力を各プーリ6,4及びベル
ト7を介してミシン主軸3に伝達するようになつてい
る。A motor 5 is attached to a lower portion of the table 2, and a pulley 6 is mounted on a rotating shaft thereof. A belt 7 is stretched between the pulley 6 on the motor side and the pulley 4 on the sewing machine. 5 is transmitted to the main shaft 3 of the sewing machine via the respective pulleys 6 and 4 and the belt 7.
モータ5には、その回転速度(回転数)を検出するタ
コジエネレータ等のモータ速度検出器8が取り付けられ
ている。The motor 5 is provided with a motor speed detector 8 such as a tachogenerator for detecting the rotation speed (number of rotations).
10は後述するミシン制御部10Aとモータ制御部10Bとか
らなる制御回路ボツクスであり、CPUとROMおよびRAM等
からなるマイクロコンピユータを内蔵している。Reference numeral 10 denotes a control circuit box including a sewing machine control unit 10A and a motor control unit 10B, which will be described later, and includes a CPU and a microcomputer including a ROM, a RAM, and the like.
11はミシンペダル9の踏み込み量を検出するペダルセ
ンサである。12は主軸3の回転によつて上下動されるミ
シン針である。Reference numeral 11 denotes a pedal sensor for detecting the amount of depression of the sewing machine pedal 9. A sewing needle 12 is moved up and down by the rotation of the main shaft 3.
第3図はこのミシンにおけるこの発明に係わる制御系
の構成を示すブロツク図であり、第2図と同じ部分には
同一の符号を付してそれらの説明は省略する。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a control system according to the present invention in the sewing machine. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and their description is omitted.
10Aはこのミシン全体を制御するミシン制御部、10Bは
モータドライバ12をPWM制御してモータ5の回転速度を
制御するモータ制御部である。10A is a sewing machine control unit for controlling the entire sewing machine, and 10B is a motor control unit for controlling the rotation speed of the motor 5 by PWM-controlling the motor driver 12.
14はミシン針12の上,下位置を検出するミシン針位置
検出器、15はミシン制御部10Aからの指令によつて糸切
りソレノイド16を駆動する糸切りソレノイド駆動回路で
ある。Reference numeral 14 denotes a sewing needle position detector for detecting the upper and lower positions of the sewing needle 12, and reference numeral 15 denotes a thread trimming solenoid driving circuit that drives a thread trimming solenoid 16 in accordance with a command from the sewing machine controller 10A.
モータ制御部10Bは、第4図に示すように偏差算出回
路20,アンプ21,及びPWM制御回路22からなり、モータド
ライバ13,モータ5,及びモータ速度検出器8とによつて
フイードバツクループを形成している。The motor control unit 10B comprises a deviation calculation circuit 20, an amplifier 21, and a PWM control circuit 22, as shown in FIG. 4, and is provided with a feedback loop by a motor driver 13, a motor 5, and a motor speed detector 8. Is formed.
そして、このモータ制御部10Bは、ミシン制御部10Aか
らの速度指令値とモータ速度検出器8からの実際のモー
タ5の回転速度の検出値とを入力して、偏差算出回路20
でその偏差を算出し、その偏差にアンプ21によつて所定
のゲインを乗じ、その値に応じてPWM制御回路22が第6
図(a)又は(b)に実線で示すような矩形波パルスの
PWM制御信号を、上段用と下段用のPWM制御信号PWM1及び
PWM2としてモータドライバ13に出力する。The motor control unit 10B receives the speed command value from the sewing machine control unit 10A and the actual rotation speed of the motor 5 from the motor speed detector 8 and inputs a deviation calculation circuit 20.
The deviation is calculated by the amplifier 21 and a predetermined gain is calculated by the amplifier 21. According to the value, the PWM control circuit 22
A rectangular pulse as shown by a solid line in FIG.
The PWM control signal is divided into upper and lower PWM control signals PWM1 and
It outputs to the motor driver 13 as PWM2.
モータ5及びモータドライバ13は第5図に示すように
構成されている。The motor 5 and the motor driver 13 are configured as shown in FIG.
モータ5はDCブラシレスモータで、永久磁石よりなる
ロータ(図示せず)と三相巻線U,V,Wよりなるステータ
とによつて構成されている。The motor 5 is a DC brushless motor, which includes a rotor (not shown) made of permanent magnets and a stator made of three-phase windings U, V, W.
モータドライバ13は、280Vの直流電源の正負のライン
間に2個ずつ直列に接続したパワートランジスタQ1とQ
2,Q3とQ4,Q5とQ6を3組並列に接続し、その各組の2個
のパワートランジスタの接続点を、モータ5の一端をス
ター接続した巻線U,V,Wの他端にそれぞれ接続してい
る。The motor driver 13 includes two power transistors Q1 and Q2 connected in series between the positive and negative lines of a 280V DC power supply.
2. Connect three sets of Q3 and Q4, Q5 and Q6 in parallel, and connect the connection points of the two power transistors of each set to the other ends of the windings U, V, and W in which one end of the motor 5 is star-connected. Each is connected.
上段の各パワートランジスタQ1,Q3,Q5のベースには、
それぞれいずれか1つが選択的に開かれるゲート回路G
1,G3,G5を介して上段用のPWM制御信号が印加され、下段
の各パワートランジスタQ2,Q4,Q6のベースには、それぞ
れいずれか1つが選択的に開かれるゲート回路G2,G4,G6
を介して下段用のPWM制御信号が印加される。The base of each upper power transistor Q1, Q3, Q5
Gate circuit G in which any one of them is selectively opened
A gate control signal for the upper stage is applied via 1, G3, G5, and a gate circuit G2, G4, G6 in which any one is selectively opened at the base of each of the lower power transistors Q2, Q4, Q6.
, A lower stage PWM control signal is applied.
そして、U+,V+,W+及びU−,V−,W−の各ゲート信
号によつて各パワートランジスタをON/OFFするタイミン
グを制御し、上段用及び下段用のPWM制御信号によつ
て、各パワートランジスタに流す電流量を制御して、モ
ータ5を駆動する。The ON / OFF timing of each power transistor is controlled by each gate signal of U +, V +, W + and U-, V-, W-, and each of the power transistors is controlled by upper and lower PWM control signals. The motor 5 is driven by controlling the amount of current flowing through the power transistor.
この電流量の大小は、PWM制御信号のデユーテイ(パ
ルス幅/周期)すなわち第6図(a)のt/Tによつて制
御される各パワートランジスタのON時間の割合で決ま
り、ON時間が長い程モータ5のドライブ電流も多くな
り、回転速度が速くなる。The magnitude of this current amount is determined by the duty (pulse width / period) of the PWM control signal, that is, the ratio of the ON time of each power transistor controlled by t / T in FIG. 6 (a), and the ON time is long. As the drive current of the motor 5 increases, the rotation speed increases.
なお、第4図のPWM制御回路22には、ミシン制御部10A
からの周期切換信号Sによつて、出力するPWM制御信号P
WM1,PWM2の周期を第6図(a)に示す500μSと同図
(b)に示す250μSに切り換えられるようになつてい
る。但し、デユーテイは変わらないように、周期を1/2
にした時にはパルス幅も1/2にする。The PWM control circuit 22 shown in FIG.
The PWM control signal P to be output in response to the cycle switching signal S from
The periods of WM1 and PWM2 can be switched between 500 μS shown in FIG. 6A and 250 μS shown in FIG. However, to keep the duty unchanged, set the cycle to 1/2
When set to, the pulse width is also halved.
次に、この実施例のミシンにおける糸切り時のモータ
制御方法について、第7図のタイミングチヤートと第1
図のフローチヤートをも参照して説明する。Next, a motor control method for thread trimming in the sewing machine of this embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG.
The description will be made also with reference to the flow chart in the figure.
ミシンのペダル9(第2図)が踏み返されると、ペダ
ルセンサ11がそれを検知して第7図(a)に示す糸切り
要求信号を発生する。When the pedal 9 (FIG. 2) of the sewing machine is depressed, the pedal sensor 11 detects this and generates a thread cutting request signal shown in FIG. 7 (a).
それによつて、ミシン制御部10Aはモータ制御部10Bに
モータ5を駆動させ、ミシン針位置検出器14が第7図
(b)に示す針下信号を検出するると同時に、糸切りソ
レノイド駆動回路15に同図(d)に示す糸切りソレノイ
ド信号を出力して糸切りソレノイド16を励磁させ、図示
しない糸切り機構を作動させる。Accordingly, the sewing machine control unit 10A drives the motor 5 by the motor control unit 10B, and the sewing machine needle position detector 14 detects the needle down signal shown in FIG. A thread cutting solenoid signal shown in FIG. 4D is output to 15 to excite the thread cutting solenoid 16 and operate a thread cutting mechanism (not shown).
すると、モータ5によるミシン主軸3の回転により、
ミシン針12が下位置から上位置へ移動しながら、糸切り
機構によつて糸切りされるが、この糸切り動作中はモー
タ負荷が第7図(d)に示すように、通常時の負荷より
大きく不安定なものとなる。Then, by the rotation of the sewing machine main shaft 3 by the motor 5,
While the sewing machine needle 12 is moving from the lower position to the upper position, the thread is cut by the thread cutting mechanism. During this thread cutting operation, the motor load is normal as shown in FIG. 7 (d). It becomes bigger and more unstable.
そのため、ミシン制御部10Aは、糸切りソレノイド16
をONにすると同時に周期切換信号Sを“1"にして、第1
図のフローチヤートに示すように、PWM信号の周期を250
μSにし、パルス幅を算出値/2にする。また、糸切りソ
レノイド16をOFFにすると同時に、PWM信号の周期を500
μSにし、パルス幅を算出値/1にする。Therefore, the sewing machine control unit 10A
At the same time as turning the cycle switching signal S to "1",
As shown in the flowchart, the period of the PWM signal is 250
μS and the pulse width is calculated value / 2. At the same time as turning off the thread trimming solenoid 16,
Set to μS and the pulse width to the calculated value / 1.
すなわち、糸切りソレノイド16がONでない時、つまり
通常縫いの場合は、第6図(a)に示したようにPWM周
期を500μSと粗の状態にして、算出されたパルス幅
(デユーテイ)の大小でモータ5の回転速度を制御し、
パワートランジスタQ1〜Q6の発熱やラジオノイズの発生
を抑えている。That is, when the thread trimming solenoid 16 is not ON, that is, in the case of normal sewing, as shown in FIG. 6 (a), the PWM cycle is set to a rough state of 500 μS, and To control the rotation speed of the motor 5,
The heat generation of the power transistors Q1 to Q6 and the generation of radio noise are suppressed.
糸切りソレノイド16がONの糸切り動作中は、第6図
(b)に示したようにPWM周期を1/2の250μSと密にし
て、パルス幅も算出値の1/2に切り換える。During the thread trimming operation in which the thread trimming solenoid 16 is ON, as shown in FIG. 6 (b), the PWM cycle is reduced to 1/2, that is, 250 μS, and the pulse width is also switched to 1/2 of the calculated value.
この切り換えによつて、通常は第6図(a)に破線で
示すようなモータドライブ電流のリツプルが同図(b)
に破線で示すように安定化され、それに応じてトルクリ
ツプルも安定化されるので、モータ5の回転トルクが安
定化して、糸切り機構も安定して動作させることができ
る。By this switching, the ripple of the motor drive current as shown by a broken line in FIG.
As shown by the broken line in FIG. 2, the torque ripple is also stabilized, so that the rotational torque of the motor 5 is stabilized and the thread cutting mechanism can be operated stably.
それによつて、糸切り後のミシン針12の停止位置も安
定するため、ミシンの性能が向上する。Thereby, the stop position of the sewing needle 12 after thread trimming is also stabilized, so that the performance of the sewing machine is improved.
以上説明してきたように、この発明によるモータ制御
方法を適用すれば、ミシンにおける糸切り動作時のモー
タの回転を安定化させて、ミシン針を上停止位置で確実
に停止させることができる。As described above, by applying the motor control method according to the present invention, the rotation of the motor during the thread trimming operation in the sewing machine can be stabilized, and the sewing machine needle can be reliably stopped at the upper stop position.
しかも、糸切り負荷の異なる各種のミシンに簡単に適
用できる。Moreover, it can be easily applied to various sewing machines having different thread cutting loads.
第1図は第3図に示す制御系によるPWM切換動作を示す
フローチヤート、 第2図はこの発明を適用するミシンの外観を示す概略正
面図、 第3図はこのミシンにおけるこの発明に係わる制御系の
構成を示すブロツク図、 第4図は第3図のモータ制御部10Bとそのフイードバツ
クループを示すブロツク図、 第5図はそのモータ5及びモータドライバ13の詳細を示
す回路図、 第6図は切り換える2種類のPWM制御信号とモータドラ
イブ電流の波形図、 第7図は糸切り動作時の各信号波形を示すタイミングチ
ヤートである。 1……ミシン本体(頭部)、2……ミシンテーブル 3……DCブラシレスモータ 8……モータ速度検出器、9……ペダル 10……制御回路ボツクス 10A……ミシン制御部、10B……モータ制御部 11……ペダルセンサ、12……ミシン針 13……モータドライバ 14……ミシン針位置検出器 15……糸切りソレノイド駆動回路 16……糸切りソレノイド 20……偏差算出回路、22……PWM制御回路FIG. 1 is a flow chart showing a PWM switching operation by the control system shown in FIG. 3, FIG. 2 is a schematic front view showing an appearance of a sewing machine to which the present invention is applied, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the motor control unit 10B and its feedback loop shown in FIG. 3, FIG. 5 is a circuit diagram showing details of the motor 5 and the motor driver 13, and FIG. FIG. 6 is a waveform diagram of two types of PWM control signals to be switched and a motor drive current, and FIG. 7 is a timing chart showing signal waveforms at the time of a thread trimming operation. 1 ... sewing machine body (head), 2 ... sewing machine table 3 ... DC brushless motor 8 ... motor speed detector, 9 ... pedal 10 ... control circuit box 10A ... sewing machine controller, 10B ... motor Control unit 11 Pedal sensor 12, Sewing needle 13 Motor driver 14 Sewing needle position detector 15 Thread trimming solenoid drive circuit 16 Thread trimming solenoid 20 Deviation calculation circuit 22, 22 PWM control circuit
Claims (1)
使用し、該モータのドライブ電流をパルス幅変調信号に
よつて制御するようにしたミシンにおいて、 糸切り機構の作動中は、それ以外の前記モータ駆動時よ
り前記パルス幅変調信号の周期を短かくすることを特徴
とするモータ制御方法。1. A sewing machine in which a DC brushless servomotor is used as a drive source and a drive current of the motor is controlled by a pulse width modulation signal. A motor control method, wherein the period of the pulse width modulation signal is made shorter than at the time of driving.
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JP2241621A JP2667735B2 (en) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | Motor control method for sewing machine |
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