JP3152682B2 - 刺繍ミシンのパルスモータ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、刺繍機における刺繍
枠駆動用のパルスモータやその他各種ミシン要素の駆動
機構におけるパルスモータなど、種々の目的に使用され
るパルスモータの制御装置に関し、特に、マルチステッ
プ駆動方式によってパルスモータの駆動制御を行うよう
にしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】刺繍機において、所望の縫幅の縫いは、
１ステッチ当りの刺繍枠の移動量を該所望の縫幅に対応
する値に設定することにより実現される。刺繍枠は、パ
ルスモータ（ステップモータ又はステッピングモータと
も言われる）によってＸ−Ｙ駆動される。この刺繍枠駆
動用のパルスモータに対して、所望の縫幅に対応する数
の指令パルス信号を供給し、該パルス数分だけパルスモ
ータを回動させることにより該縫幅分の刺繍枠の移動が
実現される。

【０００３】例えば、典型的な刺繍枠駆動用パルスモー
タの例として、ロータ歯が５０歯、ステータが５相のも
のを挙げると、該パルスモータの基本ステップ角は０．
７２度あり、該パルスモータを駆動制御するための電気
角１サイクルは１０ステップからなり、該電気角１サイ
クルに対応する回転角度は、０．７２×１０＝７．２度
である。この１ステップを基本ステップという。これを
フルステップ駆動すると、１ステップ当り０．７２度と
なり、また、ハーフステップでは０．３６度となり、１
パルス当り０．３６度の分解能となる。典型的な回転−
直線変換機構によれば、パルスモータの回転角度０．３
６度に対応する刺繍枠の移動量は０．１mmである。従っ
て、１パルスにつき最小０．１mmの縫幅の制御が可能で
ある。

【０００４】一方、パルスモータの駆動方式の１つとし
てマルチステップ駆動方式が知られている。マルチステ
ップ駆動方式とは、基本ステップ角を複数のステップに
細分割してパルスモータを細かなステップで駆動制御す
る方式である。すなわち、パルスモータを駆動制御する
ための電気角１サイクルに対応する回転角度は、そのパ
ルスモータの構造によって自ずと定まり、仮りにこれを
α度とする。例えば、上記例の場合、パルスモータを駆
動制御するための電気角１サイクルに対応する回転角度
は、前述の通り、α＝０．７２×１０＝７．２度であ
る。マルチステップ制御を行わない場合は、該電気角１
サイクルは１０ステップからなり、この１ステップが基
本ステップである。ここで、基本ステップ角を更に複数
Ｎのステップに細分割すると、該電気角１サイクルの位
相ステップ数ｎは、ｎ＝Ｎ×１０に細分割されることに
なる。このようなマルチステップ制御においては、１分
割に対応する角度は７．２／ｎであり、例えばｎ＝２０
０とすると、１マルチステップに対応する角度は７．２
／２００＝０．０３６である。この場合、１回転を１０
０００分割した精度のモータ駆動制御が可能である。

【０００５】このようなマルチステップ駆動制御を行う
場合、マルチステップ駆動制御部への入力パルスは、通
常のレートの指令パルスではなく、分割数Ｎに応じたＮ
倍のパルス数からなる高速レートの指令パルスを使用す
る必要がある。そのために、従来の数値制御装置等にお
いては、指令パルス信号を発生する上位制御装置の側に
おいて本来の指令パルスのパルス数をＮ倍したマルチス
テップ駆動制御用の指令パルス信号を作成し、これをパ
ルスモータ駆動回路部側に与えるようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように上
位制御装置の側でＮ倍のレートに高速化したマルチステ
ップ駆動制御用の指令パルス信号を作成するものにあっ
ては、パルスモータの高速駆動に適していないという問
題点があった。すなわち、パルスモータを高速駆動する
場合、通常の指令パルス自体が高速で発生されるので、
これをＮ倍した指令パルスは更にＮ倍の高速レートで発
生しなければならない。従って、上位制御装置の内部回
路構成として、信号処理の高速性が要求され、高級かつ
高価格化するという問題点がある。また、上位制御装置
とパルスモータ駆動回路部間の信号伝達経路において
も、高速性が要求され、高級かつ高価格化するという問
題点も生じる。また、高速化により、上位制御装置とパ
ルスモータ駆動回路部間の信号伝達経路におけるノイズ
耐性を高めねばならないという問題点も生じる。また、
これらの理由により、従来の刺繍機において、パルスモ
ータのマルチステップ駆動制御方式を採用することを事
実上困難にしていた。この発明は上述の点に鑑みてなさ
れたもので、上位制御装置及び上位制御装置とパルスモ
ータ駆動回路部間の指令パルス信号伝達経路において高
速動作の負担をかけないようにした、簡便かつ安価なマ
ルチステップ駆動制御を行うことができるようにしたミ
シンにおけるパルスモータ制御装置を提供しようとする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 この発明は、縫幅を指
示する指令パルス信号を発生する上位制御装置と、この
指令パルス信号に応じてパルスモータを駆動するパルス
モータ駆動回路部とを具える刺繍ミシンのパルスモータ
制御装置において、前記パルスモータ駆動回路部が、前
記上位制御装置から与えられた前記指令パルス信号の各
パルス間の時間間隔を夫々検出するパルス間隔検出手段
と、前記指令パルス信号のパルス数のＮ倍のパルス数か
らなる第２のパルス信号を、前記検出手段で検出した時
間間隔に応じてそのパルス間隔を可変制御しながら発生
するＮ倍パルス発生手段と、このＮ倍パルス発生手段か
ら発生される前記第２のパルス信号を指令パルスとして
入力し、基本ステップ角をＮ分割したマルチステップ制
御によりパルスモータの駆動制御を行うマルチステップ
駆動制御手段とを具え、縫幅の拡大又は縮小に応じて前
記Ｎを可変設定することを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】パルスモータ駆動回路部の側にパルス間隔検出
手段とＮ倍パルス発生手段とが設けられており、パルス
間隔検出手段では上位制御装置から与えられた指令パル
ス信号の各パルス間の時間間隔を夫々検出し、Ｎ倍パル
ス発生手段ではこの指令パルス信号のパルス数のＮ倍の
パルス数からなる第２のパルス信号を、前記検出手段で
検出した時間間隔に応じてそのパルス間隔を可変制御し
ながら発生する。こうして、パルスモータ駆動回路部の
側で作成されたＮ倍のパルス数からなる第２のパルス信
号がマルチステップ駆動制御手段に指令パルスとして入
力され、これに基づき基本ステップ角をＮ分割したマル
チステップ制御によりパルスモータの駆動制御が行われ
る。

【０００９】 このように、パルスモータ駆動回路部の
側にパルス間隔検出手段とＮ倍パルス発生手段とが設け
られているので、上位制御装置では通常のレートで指令
パルス信号を発生すればよい。従って、上位制御装置に
格別の高速動作が要求されず、また、上位制御装置とパ
ルスモータ駆動回路部間の指令パルス信号伝達経路にお
いても高速動作の負担がかからない。従って、パルスモ
ータのマルチステップ駆動制御を、簡便かつ安価に行う
ことができるようになり、刺繍機その他の機器において
マルチステップ駆動による滑らかな好適なパルスモータ
制御が行える。さらに、縫幅の拡大又は縮小に応じて前
記Ｎを可変設定するようにしているので、上位装置から
発生する縫幅を指示する指令パルス信号の発生態様を変
更することなく、縫幅の拡大又は縮小制御を極めて容易
に行なうことができる、という優れた効果を奏する。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照してこの発明の一実施
例を詳細に説明しよう。図１はこの発明を適用した刺繍
機の一実施例を示す制御系統の全体構成ブロック図であ
る。コントローラ１はこの刺繍機の全体の動作を制御す
るもので、ＣＰＵ２，ＲＯＭ３，ＲＡＭ４等を含むマイ
クロコンピュータによって構成される。操作パネル５は
刺繍機の動作を制御するための各種操作スイッチや刺繍
柄の設定・制御を行うための各種スイッチ等を具えるも
のである。テープリーダー６は刺繍柄データを記録した
紙テープから該刺繍柄データを読取るためのものであ
る。ロータリエンコーダ７はミシン主軸の回転角度を検
出するものである。ミシン主軸モータ８はミシン主軸を
駆動するモータである。これらの周辺入出力機器５，
６，７，８がインタフェース９〜１２を介してコントロ
ーラ１のマイクロコンピュータに接続される。また、イ
ンタフェース１３を介してパルスモータ駆動回路部１４
がコントローラ１のマイクロコンピュータに接続され
る。このパルスモータ駆動回路部１４の出力により刺繍
枠１５を駆動するためのｘ軸及びｙ軸パルスモータ１
６，１７が駆動される。公知のように、ミシンヘッドに
おける針棒駆動機構が主軸モータ８の回転に応じて駆動
され、針棒の１縫いの動作の間で、ｘ軸及びｙ軸パルス
モータ１６，１７の回転に応じて刺繍枠１５が１縫幅分
だけｘ−ｙ移動され、こうして所望の縫幅の１縫いが実
現される。

【００１１】コントローラ１は、所望の刺繍柄データに
基づき、１縫い毎の縫幅データに対応する指令パルス信
号を出力し、インタフェース１３を介してパルスモータ
駆動回路部１４に与える。周知のように、縫幅データは
ｘ軸及びｙ軸成分に分解されて与えられるようになって
おり、指令パルス信号として、ｘ軸に関する正負移動方
向に応じてパルス列ＣＷｘ又はＣＣＷｘが出力され、ｙ
軸に関する正負移動方向に応じてパルス列ＣＷｙ又はＣ
ＣＷｙが出力される。これらの指令パルス列ＣＷｘ，Ｃ
ＣＷｘ，ＣＷｙ，ＣＣＷｙにおけるパルス数が刺繍枠の
移動量つまり所望の縫幅に対応している。このコントロ
ーラ１は上位制御装置に相当するものである。このコン
トローラ１すなわち上位制御装置から出力される指令パ
ルス列信号ＣＷｘ，ＣＣＷｘ，ＣＷｙ，ＣＣＷｙは、マ
ルチステップ駆動制御のための分割処理を行っていない
通常の重みの指令パルス信号である。前述の典型的な刺
繍枠移動機構を例にとると、この指令パルス列信号ＣＷ
ｘ，ＣＣＷｘ，ＣＷｙ，ＣＣＷｙの１パルスが基本ステ
ップ角すなわち回転角度０．３６度に対応し、これが刺
繍枠移動量０．１mmに対応する。

【００１２】パルスモータ駆動回路部１４は、入力イン
タフェース１８を介して上記指令パルス列信号ＣＷｘ，
ＣＣＷｘ，ＣＷｙ，ＣＣＷｙを入力し、これに基づきマ
ルチステップ駆動方式に従ってパルスモータ駆動信号を
作成し、パルスモータ１６，１７を駆動制御する。パル
スモータ駆動回路部１４は、ＣＰＵ１９，ＲＯＭ２０，
ＲＡＭ２１等からなるマイクロコンピュータを有してお
り、このマイクロコンピュータによる処理によって、上
記指令パルス列信号ＣＷｘ，ＣＣＷｘ，ＣＷｙ，ＣＣＷ
ｙのパルス数をＮ倍するとともにそのレートを略Ｎ倍し
（パルス間隔を略１／Ｎにする）、マルチステップ駆動
制御に適した第２の指令パルス列信号を作成する処理を
行う。詳しくは、ＣＰＵ１９，ＲＯＭ２０，ＲＡＭ２１
等からなるマイクロコンピュータによって実行される処
理機能は、上記各指令パルス列信号ＣＷｘ，ＣＣＷ
ｘ，ＣＷｙ，ＣＣＷｙの各パルス間の時間間隔を夫々検
出するパルス間隔検出手段、各指令パルス列信号ＣＷ
ｘ，ＣＣＷｘ，ＣＷｙ，ＣＣＷｙのパルス数のＮ倍のパ
ルス数からなる第２のパルス信号Ｎｘ，Ｎｙを、前記検
出手段で検出した時間間隔に応じてそのパルス間隔を可
変制御しながら発生するＮ倍パルス発生手段、に相当す
る機能である。パルスモータ駆動回路部１４は更に、ｘ
軸及びｙ軸に対応するマルチステップ駆動制御回路２
２，２３を具備している。このマルチステップ駆動制御
回路２２，２３は、上記第２のパルス信号Ｎｘ，Ｎｙを
指令パルスとして入力し、基本ステップ角をＮ分割した
マルチステップ制御によりパルスモータの駆動制御を行
うものである。なお、第２のパルス信号Ｎｘはｘ軸の指
令パルス信号、Ｎｙはｙ軸の指令パルス信号であり、回
転方向を示す信号としてｘＣＷ／ＣＣＷ信号，ｙＣＷ／
ＣＣＷ信号が与えられるものとする。

【００１３】図２は、ＣＰＵ１９，ＲＯＭ２０，ＲＡＭ
２１からなるマイクロコンピュータによって実行する処
理の一例を示すものであり、１軸分の処理のみ示してい
るが、同様の処理をｘ軸とｙ軸につき並行して行う。ま
た、指令回転方向（ＣＷか又はＣＣＷか）を判別して上
記ｘＣＷ／ＣＣＷ信号，ｙＣＷ／ＣＣＷ信号を発生する
処理も行うが、この処理については図示を省略してあ
る。

【００１４】図２において、プログラムをスタートする
と、まず、タイムカウンタＴＣを０にクリアし、また、
排出パルスカウンタＰＣを０にクリアすると共にリミッ
トフラグＦＬを０にリセットする（処理ステップ３
０）。マルチステップ制御のための倍数Ｎは設計上任意
に設定することができるものであり、必要に応じてオペ
レータの手動操作あるいは刺繍柄データ等に応じた自動
操作によって可変設定できるようになっていてもよい。
倍数レジスタＮｃは、実際に倍数として指示している値
（これは追って明らかになるようにＮとは限らない）を
ストアするレジスタである。タイムカウンタＴＣは指令
パルス信号の各パルス間の時間間隔を計数するカウンタ
である。排出パルスカウンタＰＣは、指令パルス信号の
パルス間隔の間で第２のパルス信号Ｎｘ又はＮｙとして
出力したパルス信号のパルス数をカウントするカウンタ
である。

【００１５】次に、指令パルス（これをＣＷｘで代表的
に示すが、前述の指令パルス列信号ＣＷｘ，ＣＣＷｘ，
ＣＷｙ，ＣＣＷｙに相当するものである）が与えられた
かをチェックし、指令パルスが与えられるまで待機する
（処理ステップ３１）。指令パルスが与えられたら、タ
イムカウンタＴＣによる時間カウントをスタートし、指
令パルスのパルス間隔の計測を開始する（処理ステップ
３２）。次に、タイムカウンタＴＣのカウント値が所定
の上限値ＴＬｉｍｉｔを越えたかをチェックする（処理
ステップ３３）。ＮＯであれば、次の指令パルスが与え
られたかをチェックする（処理ステップ３４）。タイム
カウンタＴＣのカウント値が所定の上限値ＴＬｉｍｉｔ
に達する前に、次の指令パルスが与えられると、タイム
カウンタＴＣのカウント値を指令パルス間隔レジスタＴ
Ｉにストアする（処理ステップ３５）。このとき、タイ
ムカウンタＴＣのカウント値は前の指令パルスと今回の
指令パルスとの間の時間間隔を指示しており、これが指
令パルス間隔レジスタＴＩにストアされることになる。

【００１６】次に、タイムカウンタＴＣを一旦０にクリ
アしてから、次の指令パルス間隔検出のために、該カウ
ンタＴＣによる時間カウントをスタートする（処理ステ
ップ３６）。そして、マルチステップ制御のための倍数
設定値Ｎを倍数レジスタＮｃにセットし（処理ステップ
３７）、指令パルス間隔レジスタＴＩにストアした指令
パルス間隔検出値を、倍数レジスタＮｃにストアした倍
数データによって割算し、第２のパルス信号（Ｎｘ又は
Ｎｙ）のパルス間隔を求め、これを第２パルス間隔レジ
スタＴＮにストアする（処理ステップ３８）。つまり、
直前に与えられた２つの指令パルスのパルス時間間隔に
相当する時間内で、Ｎｃ＝Ｎ個の第２のパルス信号を均
等な間隔で発生するには、この第２のパルス信号のパル
ス間隔をどれだけにしたらよいかを演算し、その演算結
果を第２パルス間隔レジスタＴＮにストアするのであ
る。

【００１７】次に、何らかの処理中断指令があるかをチ
ェックし（処理ステップ３９）、ＮＯならば、第２のパ
ルス信号（これをＮｘで代表的に示すが、ＮｘまたはＮ
ｙに相当する）を１パルス出力する（処理ステップ４
０）。そして、排出パルスカウンタＰＣの値を１増加す
る（処理ステップ４１）。次に、排出パルスカウンタＰ
Ｃの値が倍数レジスタＮｃの値に等しいか、つまりＮｃ
個分のパルスを送出し終えたか、をチェックする（処理
ステップ４２）。まだＮｃ個分のパルスを送出し終えて
いなければ、次の指令パルスが有るかをチェックする
（処理ステップ４３）。まだ次の指令パルスが来ていな
ければ、第２パルス間隔レジスタＴＮにストアしたパル
ス間隔に相当する時間が経過したかをチェックする（処
理ステップ４４）。経過したならば、処理ステップ３９
に戻り、処理ステップ４０に行く。そして、第２のパル
ス信号を更に１パルス出力し、排出パルスカウンタＰＣ
の値をその分１増加する。こうして、処理ステップ３９
〜４４を繰り返し、第２パルス間隔レジスタＴＮにスト
アしたパルス間隔に相当する時間が経過する毎に第２の
パルス信号を１パルスづつ出力する。次の指令パルスが
与えられる前にＮｃ個分のパルスを送出し終えたなら
ば、処理ステップ４２がＹＥＳとなり、処理ステップ４
５において排出パルスカウンタＰＣを０にクリアし、ま
た処理ステップ４６においてリミットフラグＦＬが０で
あることを確認した後（通常ＦＬ＝０である）、処理ス
テップ３３に戻る。これは、指令パルス列のパルス間隔
が、等間隔（等速時）か、次第に広がる（減速時）場合
に該当する。

【００１８】一方、指令パルス列のパルス間隔が次第に
狭まる（加速時）場合は、Ｎｃ個分のパルスを送出し終
える前に、次の指令パルスが与えられる。その場合は、
処理ステップ４３がＹＥＳとなり、処理ステップ４７に
行きフラグＦＬが１であるかを調べる。通常ＦＬ＝０で
あるから、ＮＯであり、次の処理ステップ４８に行き、
タイムカウンタＴＣのカウント値を指令パルス間隔レジ
スタＴＩにストアする。このとき、タイムカウンタＴＣ
のカウント値は前の指令パルスと今回の指令パルスとの
間の時間間隔を指示しており、指令パルスの時間間隔が
検出され、レジスタＴＩにストアされることになる。次
に、タイムカウンタＴＣを一旦０にクリアしてから、次
の指令パルス間隔検出のために、該カウンタＴＣによる
時間カウントをスタートする（処理ステップ４９）。そ
して、倍数レジスタＮｃにストアした倍数データから排
出パルスカウンタＰＣの値を引算し、出力していない残
りのパルス数を求め、これを残パルスレジスタｋにスト
アする（処理ステップ５０）。そして、排出パルスカウ
ンタＰＣを０にクリアする（処理ステップ５１）。

【００１９】次に、マルチステップ制御のための倍数設
定値Ｎに対して残パルスレジスタｋの値を加算し、その
加算結果を倍数レジスタＮｃにセットする（処理ステッ
プ５２）。そして、指令パルス間隔レジスタＴＩにスト
アした指令パルス間隔検出値を、倍数レジスタＮｃにス
トアした倍数データによって割算し、第２のパルス信号
（Ｎｘ又はＮｙ）のパルス間隔を求め、これを第２パル
ス間隔レジスタＴＮにストアする（処理ステップ５
３）。この場合、Ｎｃ＝Ｎ＋ｋであり、未出力パルス数
ｋを加算したものである。従って、算出される第２のパ
ルス信号（Ｎｘ又はＮｙ）のパルス間隔は前よりも一層
狭いものとなる。その後、処理ステップ３９に戻り、前
述と同様の処理ステップ３９〜４４の処理を繰り返し
て、第２のパルス信号を順次出力する。次の指令パルス
が来る前にＮｃ＝Ｎ＋ｋ個の第２のパルス信号を出力し
終えれば、処理ステップ４２のＹＥＳから処理ステップ
４５，４６を経て処理ステップ３３に戻る。他方、Ｎｃ
＝Ｎ＋ｋ個の第２のパルス信号を出力し終える前に次の
指令パルスが来たならば、処理ステップ４３のＹＥＳか
ら処理ステップ４７に行き、上述の処理ステップ４８〜
５３の処理を繰り返す。

【００２０】上述から理解できるように、例えば１番目
の指令パルスと２番目の指令パルスの時間間隔ＴＩに応
じて、その時間間隔ＴＩの間でＮ個の第２のパルス信号
を等間隔で発生するように制御される。その場合、Ｎ個
の第２のパルス信号の最初のパルスは２番目の指令パル
スに同期して発生し、以後、ＴＩ／Ｎの間隔で、２番目
以降のパルスが順次発生される。この場合、２番目の指
令パルスに同期して発生開始されるＮ個の第２のパルス
信号は、１番目の指令パルスに対応するマルチステップ
駆動制御用の指令パルスである。つまり、或る１つの指
令パルスに応答して発生するマルチステップ駆動制御用
のＮ個の第２のパルス信号は、その指令パルスとその次
の指令パルスとの時間間隔に応じた（これをＮ分割し
た）時間間隔で発生するよう制御するが故に、次の指令
パルスの到来を待たなければ、発生することができな
い。ところで、指令パルス列のうち最終パルスについて
は、それに後続するパルスがないため、上記の制御のみ
では、この最終パルスに対応するマルチステップ駆動制
御用のＮ個の第２のパルス信号を発生することができな
い。また。指令パルスの間隔が異常に長い場合において
は、先に到来した指令パルスに応答するマルチステップ
駆動制御用の第２のパルス信号の発生が異常に遅れてし
まうので、好ましくない。このような点に鑑みて、処理
ステップ３３において、タイムカウンタＴＣのカウント
値が所定の上限値ＴＬｉｍｉｔを越えたかをチェックす
るようにしている。

【００２１】すなわち、最終パルスが到来した後、ある
いは指令パルスの間隔が所定の上限値ＴＬｉｍｉｔより
も長い場合は、処理ステップ３３でＹＥＳと判定され、
処理ステップ５４に行き、指令パルス間隔レジスタＴＩ
に上限値ＴＬｉｍｉｔをストアする。そして、処理ステ
ップ５５でリミットフラグＦＬを１にセットした後、処
理ステップ３６に行く。そして、前述と同様に、処理ス
テップ３６〜４４の処理を繰り返す。最終パルスが到来
した後について説明すると、処理ステップ３６〜４４の
処理の繰り返しにより、Ｎｃ＝Ｎ個の第２のパルス信号
がＴＬｉｍｉｔ／Ｎの時間間隔で順次発生される。そし
て、Ｎｃ＝Ｎ個のパルスを出力し終えると、処理ステッ
プ４２がＹＥＳとなり、処理ステップ４５を経て処理ス
テップ４６に行く。この場合、ＦＬ＝１であるから、処
理ステップ４６はＮＯであり、処理ステップ３０に戻
る。そして、処理ステップ３１を繰り返して、次の１縫
いのための指令パルス列信号が入力されるまで待機す
る。指令パルスの間隔が所定の上限値ＴＬｉｍｉｔより
も長かったためにリミットフラグＦＬを１にセットして
上述の処理を行ったが、その最中に後続する指令パルス
が来た場合について説明する。この場合は、上述のよう
に、第２のパルス信号がＴＬｉｍｉｔ／Ｎの時間間隔で
順次発生されるが、Ｎｃ＝Ｎ個のパルスを出力し終える
前に次の指令パルスが到来するので、処理ステップ４３
がＹＥＳとなり、処理ステップ４７に行く。ここではＦ
Ｌ＝１であるため、ＹＥＳと判定され、処理ステップ４
８には行かずに、処理ステップ５６に行く。そして、フ
ラグＦＬを０にリセットした後、処理ステップ４４に行
き、更に処理ステップ３９〜４４の処理を繰り返して、
残りのパルスをすべて出力する。すなわち、指令パルス
の間隔が所定の上限値ＴＬｉｍｉｔを越えたときに、次
の指令パルスが来たとみなして処理しているので、実際
に次の指令パルスが到来したときはこれを無視するので
ある。

【００２２】なお、処理ステップ３９で判断する処理中
断指令とは、例えば、停止スイッチの押圧に基づく強制
的な停止命令や電源遮断などであり、その場合は処理ス
テップ３９のＹＥＳからエンドに至り、処理を終了す
る。なお、その場合、特に図示していないが、倍数レジ
スタＮｃにストアした倍数データから排出パルスカウン
タＰＣの値を引算し、出力していない残りのパルス数を
求め、この分を出力してから終了するようにしてもよ
い。

【００２３】次に、上記図２の処理プログラムに従う動
作例について図３，図４及び図５を参照して説明する。
なお、図示の簡略化のため、倍数設定値Ｎ＝４と仮定し
て示してある。まず、指令パルスＣＷｘが等速で与えら
れる場合について図３を参照して説明する。この場合
は、まず図２の処理ステップ３３〜４４を実行し、その
後処理ステップ３９〜４４のルーチンを繰り返し、その
後処理ステップ４２のＹＥＳから処理ステップ４５，４
６を経て処理ステップ３３に戻る、というルーチンの繰
り返しにより、第２のパルス信号Ｎｘが次々に発生され
る。例えば、１番目と２番目の指令パルスＣＷｘの時間
間隔Ｔ11が検出され、これがレジスタＴＩにストアされ
（処理ステップ３５）、第２パルス間隔レジスタＴＮに
はＴＩ／Ｎc＝Ｔ11／４がストアされる（処理ステップ
３７）。なお、Ｎｃ＝Ｎ＝４である。このパルス間隔Ｔ
11／４で、１番目の指令パルスＣＷｘに応答する４個の
第２のパルス信号Ｎｘが、２番目と３番目の指令パルス
ＣＷｘの間で発生される。各指令パルスＣＷｘの間隔は
等間隔であるため、以後も同様にして、１個の指令パル
スＣＷｘが与えられる毎にＮ＝４個の第２のパルス信号
Ｎｘが、ＴＩ／Ｎのパルス間隔で順次発生される。

【００２４】次に、指令パルスＣＷｘが次第に加速され
て与えられる場合について図４を参照して説明する。こ
の場合は、まず図２の処理ステップ３３〜４４を実行
し、その後処理ステップ３９〜４４のルーチンを繰り返
し、その後、当初は処理ステップ４２のＹＥＳから処理
ステップ４５，４６を経て処理ステップ３３に戻り、処
理ステップ３３からのルーチンを繰り返すが、やがて必
要数Ｎ＝４個の第２のパルス信号を出力し終える前に次
の指令パルスが与えられるようになるので、処理ステッ
プ４３のＹＥＳから処理ステップ４７〜５２に移り、そ
の後処理ステップ３９〜４４を繰り返す、という手順
で、第２のパルス信号Ｎｘが次々に発生される。

【００２５】最初は、Ｎｃ＝Ｎ＝４であり、前述と同様
に、１番目の指令パルスＣＷｘに応答する４個の第２の
パルス信号Ｎｘが、パルス間隔ＴＩ／Ｎc＝Ｔ11／４
で、２番目と３番目の指令パルスＣＷｘの間で発生され
る。この間に、２番目と３番目の指令パルスＣＷｘの時
間間隔Ｔ12が検出され、これがレジスタＴＩにストアさ
れ（処理ステップ３５）、第２パルス間隔レジスタＴＮ
にはＴＩ／Ｎc＝Ｔ12／４がストアされる（処理ステッ
プ３７）。このときは、まだ、Ｎｃ＝Ｎ＝４である。こ
のパルス間隔Ｔ12／４で、２番目の指令パルスＣＷｘに
応答する第２のパルス信号Ｎｘが、３番目と４番目の指
令パルスＣＷｘの間で順次発生されるが、３個のパルス
を出力し終えた段階で（ＰＣ＝３）、次の４番目の指令
パルスＣＷｘが与えられるので、処理ステップ４３のＹ
ＥＳから処理ステップ４７〜５２に移る。そして、処理
ステップ５０により未出力パルス数ｋ＝Ｎｃ−ＰＣ＝１
が計算され、次に出力すべき第２のパルス信号のパルス
数としてＮ＋ｋ＝５が倍数レジスタＮｃにストアされる
（処理ステップ５２）。この値Ｎｃ＝５に応じて、３番
目と４番目の指令パルスの時間間隔Ｔ13が５分割され、
第２パルス間隔レジスタＴＮにはＴＩ／Ｎc＝Ｔ13／５
がストアされる（処理ステップ５３）。

【００２６】処理ステップ３９〜４４のルーチンによ
り、このパルス間隔Ｔ13／５で、３番目の指令パルスＣ
Ｗｘに応答する第２のパルス信号Ｎｘが、４番目と５番
目の指令パルスＣＷｘの間で順次発生されるが、４個の
パルスを出力し終えた段階で（ＰＣ＝４）、次の５番目
の指令パルスＣＷｘが与えられるので、処理ステップ４
３のＹＥＳから処理ステップ４７〜５２に移る。そし
て、前述と同様の処理を繰り返し、未出力パルスを加算
したパルスを第２のパルス信号として出力するよう制御
する。

【００２７】次に、最終パルスが到来した後、あるいは
指令パルスＣＷｘの間隔が所定の上限値ＴＬｉｍｉｔよ
りも長い場合について図５を参照して説明する。この場
合は、前述と同様の適宜の手順により、ｎ−１番目の指
令パルスＣＷｘに応答する第２のパルス信号Ｎｘが、ｎ
−１番目とｎ番目の指令パルスＣＷｘの間で順次発生さ
れるものとする。このｎ番目の指令パルスＣＷｘが最終
パルスである場合、あるいは次の指令パルスが到来しな
い場合、ｎ番目の指令パルスＣＷｘの発生時からＴＬｉ
ｍｉｔ経過したとき、処理ステップ３３でＹＥＳと判定
され、処理ステップ５４に行き、指令パルス間隔レジス
タＴＩに上限値ＴＬｉｍｉｔをストアする。以後、前述
した処理を行い、ｎ番目の指令パルスＣＷｘに応答する
Ｎ＝４個の第２のパルス信号Ｎｘが、パルス間隔ＴＬｉ
ｍｉｔ／４で、順次発生される。なお、実際の指令パル
ス列のパルス間隔が加速特性→等速特性→減速特性とい
うように時変動する場合は、その動作が図３〜５に示す
ような各特性の組合せとなることは勿論である。図３〜
５においては、第２のパルス信号Ｎｘに応じたマルチス
テップ駆動制御により駆動されるパルスモータの変位を
例示するグラフが併記されている。破線はマルチステッ
プ駆動を行わなかった場合のパルスモータの変位を例示
するものであり、実線で示したマルチステップ駆動を行
った場合の変位と対比すれば理解できるように、マルチ
ステップ駆動を行うことにより滑らかな駆動が可能とな
る。

【００２８】図６は、パルスモータ駆動回路部１４にお
けるマルチステップ駆動制御回路２２，２３の一例とし
て、ｘ軸用のマルチステップ駆動制御回路２２の具体例
を例示したものである。ｙ軸用のマルチステップ駆動制
御回路２３も同一構成のものを用いることができる。な
お、刺繍枠駆動用パルスモータ１６，１７としては、前
述の典型例のように、ロータ歯が５０歯、ステータが５
相のものを使用するものとする。この典型例におけるマ
ルチステップ制御についてまず原理的に説明する。この
典型例の場合、パルスモータを駆動制御するための電気
角１サイクルに対応する回転角度は、前述の通り、α＝
０．７２×１０＝７．２度である。マルチステップ制御
を行わない場合は、該電気角１サイクルは１０ステップ
からなり、この１ステップが基本ステップである。ここ
で、基本ステップ各を更に複数Ｎのステップに細分割す
ると、該電気角１サイクルの位相ステップ数ｎは、ｎ＝
Ｎ×１０に細分割されることになる。このようなマルチ
ステップ制御においては、１分割に対応する角度は７．
２／ｎであり、例えばｎ＝２００とすると、１マルチス
テップに対応する角度は７．２／２００＝０．０３６で
ある。この場合、１回転を１００００分割した精度のモ
ータ駆動制御が可能である。

【００２９】そこで、本実施例では、下記の関係に従っ
て、パルスモータのマルチステップ制御が行われ、入力
パルス数Ｐと電気角１サイクルの分割数データｎに対応
して所望の刺繍枠移動量Ｌが得られる。 Ｐ×７．２／ｎ → Ｌ ここで、Ｐは所望の縫幅データに対応する指令パルス列
に基づき前述のようにして発生される前記第２のパルス
信号Ｎｘのパルス数である。ｎはマルチステップ制御に
おけるパルスモータの電気角１サイクルの分割数であ
り、これを可変すれば縫幅の拡大・縮小が行えるが、こ
の実施例では等倍に対応する所定値（例えばｎ＝２０
０）に設定されているものとする。この電気角１サイク
ルの分割数ｎを決定することにより、前記倍数設定値Ｎ
が定まる。例えば、前述のように、ｎ＝Ｎ×１０とする
と、ｎ＝２００としたとき、Ｎ＝２０となる。なお、こ
れはフルステップ駆動に基づく指令パルス列を与えた場
合であり、ハーフステップ駆動に基づく指令パルス列を
与えた場合は指令パルスが２倍のレートで与えられるの
で、ｎ＝２００の場合でも倍数設定値Ｎは２０の半分の
１０でよい。

【００３０】図６において、マルチステップ制御部６０
は、５相パルスモータ１６の各相Ａ〜Ｅの駆動電圧を相
関的に適切に制御してマルチステップ制御を行うための
ものであり、各相Ａ〜Ｅ毎の駆動電圧発生部６０Ａ〜６
０Ｅを具えている。各相Ａ〜Ｅ毎の駆動電圧発生部６０
Ａ〜６０Ｅには、前述の第２のパルス信号Ｎｘ及び回転
方向を指示するｘＣＷ／ＣＣＷ信号が入力される。各相
Ａ〜Ｅ毎の駆動電圧発生部６０Ａ〜６０Ｅでは、一例と
して、次式で示されるような相対的位相関係で(２／５)
πづつ順次位相がずれた駆動電圧ＶＡ〜ＶＥを発生す
る。ここで各相の駆動電圧ＶＡ〜ＶＥの電気角１サイク
ル２πは、パルスモータ１６をステップ制御するための
電気角１サイクルに相当し、この電気角１サイクルに対
応する回転角度αは本実施例では前述の通り、α＝０．
７２×１０＝７．２度である。Ｋは所定の振幅係数であ
る。

【００３１】Ａ相…ＶＡ＝Ｋ sin ωｔ Ｂ相…ＶＢ＝Ｋ sin｛ωｔ＋(２／５)π｝ Ｃ相…ＶＣ＝Ｋ sin｛ωｔ＋(４／５)π｝ Ｄ相…ＶＤ＝Ｋ sin｛ωｔ＋(６／５)π｝ Ｅ相…ＶＥ＝Ｋ sin｛ωｔ＋(８／５)π｝

【００３２】各相Ａ〜Ｅ毎の駆動電圧発生部６０Ａ〜６
０Ｅでは、上記式に示された駆動電圧発生関数の電気角
１サイクルを、複数ｎの位相ステップに分割し、前記第
２のパルス信号Ｎｘのパルス入力に従って該分割された
各位相ステップを順次歩進し、その位相ステップに応じ
た各相駆動電圧を上記式に従って出力する。発生された
各相の駆動電圧はアンプ部６１Ａ〜６１Ｅに与えられ、
該駆動電圧に対応する駆動電流が発生され、これがパル
スモータ１６の各相Ａ〜Ｅの励磁コイル１６Ａ〜１６Ｅ
に夫々供給される。パルスモータ１６の回転角度は、上
記式に示される各相駆動電流に応じて各相に発生するト
ルクのベクトル和によって決定される。なお、ｘＣＷ／
ＣＣＷ信号に応じて上記式の関数の位相ステップ歩進方
向が切換えられ、パルスモータ１６の回転方向が制御さ
れる。

【００３３】各相Ａ〜Ｅ毎の駆動電圧発生部６０Ａ〜６
０Ｅは、上記数式に従う関数の１サイクルをｎ個の位相
ステップに分割して、各位相ステップに応じた関数値を
夫々発生する構成であればよく、関数テーブルあるいは
関数演算回路等によって適宜構成することができる。最
も単純には、ｎ＝２００に対応して、上記数式に従う関
数の１サイクルを２００分割した関数テーブルを各相Ａ
〜Ｅ毎に用意し、この関数テーブルの関数値を第２のパ
ルス信号Ｎｘのパルス入力に従って順次歩進してそれぞ
れ読み出すようにすればよい。勿論、これに限定される
わけではなく、テーブルの節約は適宜行える。例えば、
関数テーブルの記憶量は１サイクル分すべてである必要
はなく、１／４サイクルあるいは１／２サイクルであっ
てもよく、その場合は読み出しアドレス方向の反転制御
や読み出した関数値の正負反転制御等によって適宜対処
できるのは周知の通りである。電気角１サイクルを複数
ｎの位相ステップに分割する状態を、Ａ相のＶＡ＝Ｋsi
n ωｔについて例示すると図７のようである。各分割点
毎の位相ステップを歩進するタイミングは、第２のパル
ス信号Ｎｘ，Ｎｙのパルス入力に従って設定される。

【００３４】なお、マルチステップ制御のための各相駆
動電流の具体的制御方法は、前記式のような正弦関数に
従うものに限らず、他の関数（例えば余弦関数）であっ
てもよいし、また、その他の方法（例えばパルス幅変調
やオン・オフ制御などあるいは相ディストリビュータを
用いて各相励磁電流を適切に分配する方式など）であっ
てもよい。また、パルスモータの相数も５相に限定され
るものではなく、３相等その他適宜の相数であってもよ
い。

【００３５】なお、図２の例では、処理ステップ５０で
未出力パルス数ｋを算出し、これを倍数設定値Ｎに加算
して次のサイクルの倍数Ｎｃを求めるようにしている。
これにより、応答性が良くなるといる利点がある。しか
し、多少の応答遅れをいとわないならば、この処理を省
略してもよい。例えば、各指令パルスの時間間隔ＴＩを
夫々検出する処理を行う一方で、検出した各時間間隔Ｔ
ＩをＮ分割したパルス間隔ＴＩ／Ｎで、各時間間隔ＴＩ
毎に常にＮ個の第２のパルス信号を発生するようにして
もよい。

【００３６】パルスモータ駆動回路部１４における指令
パルス時間間隔検出処理及びＮ倍パルス作成処理は、図
２のようなマイクロコンピュータのソフトウェアプログ
ラムによる実施に限定されるものではなく、同等の機能
を実現するハードウェア回路によって実施するようにし
てもよいのは勿論である。この発明に係るパルスモータ
制御装置は、上記実施例に示したような刺繍機に限ら
ず、その他のミシン要素の駆動機構においても適用する
ことができる。

【００３７】

【発明の効果】 以上の通り、この発明によれば、パル
スモータ駆動回路部の側にパルス間隔検出手段とＮ倍パ
ルス発生手段とが設けられており、パルス間隔検出手段
では上位制御装置から与えられた指令パルス信号の各パ
ルス間の時間間隔を夫々検出し、Ｎ倍パルス発生手段で
はこの指令パルス信号のパルス数のＮ倍のパルス数から
なる第２のパルス信号を、前記検出手段で検出した時間
間隔に応じてそのパルス間隔を可変制御しながら発生
し、こうして、パルスモータ駆動回路部の側で作成され
たＮ倍のパルス数からなる第２のパルス信号をマルチス
テップ駆動制御手段に指令パルスとして入力し、これに
基づき基本ステップ角をＮ分割したマルチステップ制御
によりパルスモータの駆動制御を行うようにしたので、
上位制御装置では通常のレートで指令パルス信号を発生
すればよいものとなり、上位制御装置に格別の高速動作
が要求されず、また、上位制御装置とパルスモータ駆動
回路部間の指令パルス信号伝達経路においても高速動作
の負担がかからないようにすることができる、という優
れた効果を奏する。これにより、ミシンで使用するパル
スモータのマルチステップ駆動制御を、簡便かつ安価に
行うことができるようになり、刺繍機その他のミシンに
おける各種駆動機構においてマルチステップ駆動による
滑らかな好適なパルスモータ制御を行うことができると
いう優れた効果を奏する。さらに、縫幅の拡大又は縮小
に応じて前記Ｎを可変設定するようにしているので、上
位装置から発生する縫幅を指示する指令パルス信号の発
生態様を変更することなく、縫幅の拡大又は縮小制御を
極めて容易に行なうことができる、という優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用した刺繍機の一実施例を示す制
御系統の全体構成ブロック図。

【図２】図１におけるパルスモータ駆動回路部において
実行される指令パルスの時間間隔を検出するための処理
とＮ倍の数及びレートの第２のパルス信号発生するため
の処理の一例を示すフロー図。

【図３】図２の処理プログラムに従う動作例として、指
令パルスが等速特性で与えられる場合について示す説明
図。

【図４】図２の処理プログラムに従う動作例として、指
令パルスが加速特性で与えられる場合について示す説明
図。

【図５】図２の処理プログラムに従う動作例として、最
後の指令パルスが与えられた場合若しくは指令パルスの
間隔が長い場合について示す説明図。

【図６】図１におけるパルスモータ駆動回路部内のマル
チステップ駆動制御回路の一例を示すブロック図。

【図７】図６のマルチステップ駆動制御回路において、
パルスモータをステップ制御するための電気角１サイク
ルを複数ｎの位相ステップ（マルチステップ）に分割す
る状態を例示する図。

【符号の説明】

１…コントローラ、１４…パルスモータ駆動回路部、１
５…刺繍枠、１６，１７…パルスモータ、ＣＷｘ，ＣＣ
Ｗｘ，ＣＷｙ，ＣＣＷｙ…指令パルス列信号、２２，２
３…マルチステップ駆動制御回路、ＴＣ…タイムカウン
タ、ＰＣ…パルスカウンタ、Ｎｃ…倍数レジスタ、ＴＩ
…指令パルス間隔レジスタ、ＴＮ…第２パルス間隔レジ
スタ、６０…マルチステップ制御部、６０Ａ〜６０Ｅ…
各相毎の駆動電圧発生部、６１Ａ〜６１Ｅ…アンプ部、
１６Ａ〜１６Ｅ…パルスモータの各相Ａ〜Ｅの励磁コイ
ル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−142396（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−100244（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−119685（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−7889（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−159694（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−259483（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 8/00 D05B 69/00 D05C 5/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縫幅を指示する指令パルス信号を発生す
   る上位制御装置と、この指令パルス信号に応じてパルス
   モータを駆動するパルスモータ駆動回路部とを具える刺
   繍ミシンのパルスモータ制御装置において、 前記パルスモータ駆動回路部が、 前記上位制御装置から与えられた前記指令パルス信号の
   各パルス間の時間間隔を夫々検出するパルス間隔検出手
   段と、 前記指令パルス信号のパルス数のＮ倍のパルス数からな
   る第２のパルス信号を、前記検出手段で検出した時間間
   隔に応じてそのパルス間隔を可変制御しながら発生する
   Ｎ倍パルス発生手段と、 このＮ倍パルス発生手段から発生される前記第２のパル
   ス信号を指令パルスとして入力し、基本ステップ角をＮ
   分割したマルチステップ制御によりパルスモータの駆動
   制御を行うマルチステップ駆動制御手段とを具え、縫幅
   の拡大又は縮小に応じて前記Ｎを可変設定することを特
   徴とする刺繍ミシンにおけるパルスモータ制御装置。
2. 【請求項２】 前記Ｎ倍パルス発生手段は、前記検出手
   段で検出した各パルス間の時間間隔をＮ分割したパルス
   間隔で前記第２のパルス信号を発生するものである請求
   項１に記載の刺繍ミシンにおけるパルスモータ制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記検出手段におけるパルス時間間隔の
   計測中において、所定時間経過したときに次のパルス入
   力がまだ確認されないならば、前記Ｎ倍パルス発生手段
   では該所定時間をＮ分割したパルス間隔でＮ個の前記第
   ２のパルス信号を発生するようにした請求項２に記載の
   刺繍ミシンにおけるパルスモータ制御装置。