JP6031243B2

JP6031243B2 - ミシン

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Publication number: JP6031243B2
Application number: JP2012072905A
Authority: JP
Inventors: 元中山; 北田　賢治; 賢治北田
Original assignee: Juki Corp
Current assignee: Juki Corp
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP2013202144A; KR20130110061A; CN103361908B; CN103361908A

Description

本発明は、ミシンの電源制御に関するものである。

従来より、ミシンの制御装置では、縫製のサイクルタイムを向上させるために、ミシンモーターの起動を高速で行うよう駆動制御を行っている。しかしながら、高速立ち上げを行うと、外部電源容量の少ない環境下では急激なモーター電流の増加により電源電圧の低下が発生する。
一方、近年のミシンは、ミシンモーターに限らず、多くの負荷となる駆動機器（例えば、Ｘ−Ｙステージの駆動モーター又は各種のソレノイド等）を搭載しており、これら駆動機器の電源回路は、電源電圧の変動により動作不良が生じやすい。このため、電源電圧が低下した場合には、エラーを表示してミシン全体の動作を停止するなどの対処が行われていた。
一方、エラー停止が発生すると、ミシンのサイクルタイムが大きく損なわれるので、従来のミシンでは、ミシンモーターのモーター電流を検出し、これが基準値を超えないように通電制御を行い、また、その基準値をミシンモーターの制御回路内で検出される比較電圧により調整していた（例えば特許文献１参照）。

特公平２−３３２７７号公報

しかしながら、上記従来のミシンにおいては、ミシンモーターの電流を検出し、これに基づいてモーターの通電制御を行っており、実際の電源状態を直接的に監視して制御出力を決めている訳ではないので、電源電圧の変動に十分に対応するものではなく、駆動機器の電源電圧の低下に対し根本的に予防することはできなかった。

本発明は、より的確に電源電圧の低下を回避することができるミシンを提供することをその目的とする。

本発明は、外部電源に接続される主電源回路と、縫製動作の駆動源であるミシンモーターと、縫製に付随する動作の駆動源となる駆動機器と、前記主電源回路からの電力を前記駆動機器に供給する副電源回路と、前記主電源回路の制御を行う電源制御部とを備えるミシンにおいて、前記主電源回路が有する変圧器の一次電圧を検出する電圧検出部を備え、前記電源制御部は、前記電圧検出部の検出する一次電圧が第二の閾値以下となる状態が、予め定められた所定時間経過した場合に、予め定められた停止時間の間、前記ミシンモーターへの通電を中断する制御を行い、前記電圧検出部の検出する一次電圧が前記第二の閾値よりも低い第一の閾値以下となる状態が、予め定められた所定時間経過した場合には、前記ミシンモーターをエラー停止する制御を行い、前記電圧検出部の検出する一次電圧が前記第二の閾値以下となって前記ミシンモーターへの通電が中断された場合には、前記電圧検出部の検出する一次電圧が前記第二の閾値よりも高くなった場合に前記ミシンモーターへの通電を再開させることを特徴とする。

本発明は、電源制御部が、電圧検出部の検出する一次電圧が予め定められた下限値以下となった場合に、予め定められた停止時間の間、ミシンモーターへの電流を停止する制御を行うので、電源電圧の低下を即座に回復し、駆動機器の誤作動やエラー停止の発生を回避することが可能となる。従って、ミシンのサイクルタイムの低下も回避することができる。また、エラー停止が行われると、被縫製物が無駄になるが、エラー停止に至ることなく縫製を継続することが可能となるので、被縫製物を無駄にせず、経済性の向上を図ることが可能となる。
また、電源電圧の低下を直接的に検出しているので、実際に電源電圧の低下が生じている時にのみ、ミシンモーターの通電の中断処理を実行することができ、不要な中断を回避することが可能となる。
さらに、ミシンが複数台で同じ電源から供給を受けている環境下で、いずれかのミシンの駆動による電源電圧の低下が生じても、即座に対応し、複数のミシンによる縫製を継続させることが可能である。

さらに、電圧検出部の検出する一次電圧が予め定められた下限値以下となる状態が、予め定められた所定時間経過した場合に、予め定められた停止時間の間、ミシンモーターへの電流を停止する制御を行う場合には、電源電圧にノイズが生じたことによる電圧低下によるミシンモーターの通電の中断処理の実行を回避することができ、適正な対応をとることが可能である。

発明の実施形態であるミシンの主要部を示すブロック図である。ミシンの電源制御のフローチャートである。

発明の実施形態たるミシン１０の全体構成を図１のブロック図に示す。なお、この図１における実線は駆動用電流の流れを示し、破線は制御信号の流れを示す。
このミシン１０は、針棒の上下動に同期させながら、一針ごとの針落ち位置を定めた縫製データーに従って被縫製物である布地を移動位置決めすることで、所定の縫製パターンを形成するいわゆる電子サイクル縫いミシンである。

ミシン１０は、被縫製物である布地を保持する保持枠と、保持枠を介して布地を水平なＸ軸方向とＹ軸方向のそれぞれに動かす駆動機器としてのＸ軸モーター２１及びＹ軸モーター２２と、保持枠の昇降装置、糸調子装置及び糸切り装置等の周辺装置と、これらの周辺装置で使用される動作駆動源となる駆動機器としてのエアシリンダや電磁ソレノイド等からなるアクチュエーター２３と、縫い針を上下動させる針上下動機構と、上糸と下糸とを絡める釜機構と、針上下動機構及び釜機構による縫製動作の駆動源としてのミシンモーター２４と、このミシンモーター２４及び各部への電源供給を制御する第一の制御基板４０と、周辺装置の制御を行う第二の制御基板６０とを主に備えている。
なお、保持枠、その昇降装置、糸調子装置、糸切り装置、針上下動機構及び釜機構は、従来周知の構成と同様なので、図示及び説明は省略する。

上記第一の制御基板４０には、外部の商用電源（外部電源）２００からの電源供給を受けてミシン１０の各部構成に対して電力供給を行う主電源回路４１と、主電源回路４１及びミシンモーター２４を制御する主制御部（電源制御部）５０と、主電源回路４１から電力供給を行ってミシンモーター２４を駆動させるミシンモータードライバー４２と、主制御部５０をミシンの各構成と接続するためのＩ／Ｏインターフェイス４３と、主電源回路４１からＸ軸及びＹ軸モーター２１，２２及び各周辺装置のアクチュエーター２３への電力供給を行う副電源回路としての周辺装置用電源生成回路４４とが搭載されている。

また、第二の制御基板６０には、周辺装置用電源生成回路４４から電力供給を行ってＸ軸モーター２１及びＹ軸モーター２２を駆動させるモータードライバー６１と、Ｘ軸モーター２１、Ｙ軸モーター２２及び各周辺装置の制御を行う周辺装置制御用ＣＰＵ６２と、周辺装置用電源生成回路４４から電力供給を行って各周辺装置のアクチュエーター２３を駆動させるアクチュエーター用ドライバー６３と、周辺装置制御用ＣＰＵ６２を各構成と接続するためのＩ／Ｏインターフェイス６４とが搭載されている。
また、周辺装置制御用ＣＰＵ６２は、上記Ｉ／Ｏインターフェイス６４を通じてオペレーターがミシン１０に対して各種の設定入力を行うための操作パネル２６と縫製動作の開始を指示入力する起動スイッチ２７とが接続されている。

上記主制御部５０は、ミシンモーター２４及び主電源回路４１の制御を行う主制御用ＣＰＵ５１と、主制御用ＣＰＵ５１が処理するプログラムや演算に必要なデーターを保存するＲＯＭ５２と、演算に利用するデーターを一時的に格納するＲＡＭ５３と、縫製データーのような新規入力又は内容の変更が行われるデーターを格納するＥＥＰＲＯＭ５４（登録商標）とを備えている。
この主制御部５０によって行われる電源制御については後述する。

商用電源（外部電源）２００は、電力会社から供給される電力であり、実際には、建造物に設けられたコンセントを通じて、交流200[V]で主電源回路４１に供給される。
主電源回路４１は、商用電源２００からの供給電力を整流し、周辺装置用電源生成回路４４，ミシンモータードライバー４２のそれぞれに適正な電圧の直流電源を供給する。例えば、主電源回路４１は、周辺装置用電源生成回路４４には80[V]程度の直流電源を供給し、ミシンモータードライバー４２には300[V]程度の直流電源を供給する。
この主電源回路４１は、整流のために、商用電源２００と接続される図示しない変圧器と、当該変圧器の一次側（商用電源２００側）の電圧を検出する電圧検出部としての電圧検出器４１１とを備えている。

ミシンモータードライバー４２は、サーボモーターであるミシンモーター２４に対してＰＷＭ制御により回転速度を制御する駆動回路である。
周辺装置用電源生成回路（副電源回路）４４は、主電源回路４１からの供給電力を受けて、Ｘ軸モーター２１，Ｙ軸モーター２２，各周辺装置のアクチュエーター２３の駆動に適した電圧で電力供給を行う回路である。

モータードライバー６１は、周辺装置用電源生成回路４４から供給される電力によりスッテッピングモーターであるＸ軸モーター２１及びＹ軸モーター２２に対して駆動制御を行う回路である。
アクチュエーター用ドライバー６３は、周辺装置用電源生成回路４４から供給される電力により各周辺装置のアクチュエーター２３の駆動制御を行う回路である。
周辺装置制御用ＣＰＵ６２は、主制御部５０と連携してＸ軸モーター２１及びＹ軸モーター２２や周辺装置のアクチュエーター２３の動作制御を行い、また、操作パネル２６，起動スイッチ２７の入力操作を監視する演算処理装置である。

ミシン１０を商用電源２００の電流容量が十分に高くない環境で使用する場合や複数台のミシン１０が同時に使用される環境の場合には、ミシンモーター２４の起動電力が大きいとその起動時に商用電源２００の電圧に低下が生じる。
これに対して、ミシンモーター２４よりも低電圧で作動するモータードライバー６１，アクチュエーター用ドライバー６３等は、電圧変動の影響を受けやすく、商用電源２００の電圧に低下が生じると、制御指令通りに駆動機器としてのＸ軸モーター２１，Ｙ軸モーター２２又はアクチュエーター２３を作動させることができなくなるという問題がある。
このため、主制御部５０は、電圧検出器４１１により、一次電圧がモータードライバー６１又はアクチュエーター用ドライバー６３に制御不良が生じ得る第一の閾値Ｖ01（例えば165[V]とする）以下と検出された状態が所定時間継続した場合には、ミシンモーター２４をエラー停止させる動作制御を実行する。
さらに、主制御部５０は、電圧検出器４１１により、第一の閾値Ｖ01以下ではないが、当該第一の閾値Ｖ01に近く、これよりも高い第二の閾値（下限値）Ｖ02（例えば170[V]とする）以下と検出された状態が所定時間継続した場合には、ミシンモーター２４への駆動電流の通電を一時的に中断する動作制御を実行する。

図２は主制御部５０のＣＰＵ５１が実行する上記電源制御の内容を示すフローチャートである。これに基づいて、電源制御の内容を詳細に説明する。
なお、このフローチャートの処理は、所定の繰り替えし周期(例えば、1[ms])で繰り返し実行される（ＥＮＤからＳＴＡＲＴに戻る）ものである。この繰り返し周期１[ms]は、主制御部５０を構成するＲＯＭ５２に記憶されている。
また、初回の実行時には、第一の閾値Ｖ01以下の時間を計時するカウント値ｓと第二の閾値Ｖ02以下の時間を計時するカウント値ｔはいずれも0の状態から開始される。

まず、ＣＰＵ５１は、電圧検出器４１１により、一次電圧が第一の閾値Ｖ01以下であるか判定する（ステップＳ１）。そして、一次電圧が第一の閾値Ｖ01以下の場合には、二つのカウント値ｓ，ｔを共にカウントアップする（ステップＳ３）。
次いで、第一の閾値Ｖ01以下の時間を計時するカウント値ｓが20に達したか否かを判定する（ステップＳ５）。
カウント値ｓが20以上の場合には、この処理の繰り返し周期が1[ms]なので、一次電圧が第一の閾値Ｖ01以下の状態が20[ms]以上継続したことを示し、その場合には、ＣＰＵ５１はミシンモーター２４をエラー停止させる（ステップＳ７）。なお、ミシンモーター２４がエラー停止となった場合には、ミシン１０の主電源を入れ直すなどの所定の復帰動作を行わないと、縫製の再開ができないようになっている。また、このエラー停止により、各カウント値ｓ，ｔはいずれもリセットされる。
また、ステップＳ５において、カウント値ｓが20に達していない場合には、ステップＳ１７に処理が進められる。

一方、ステップＳ１において、電圧検出器４１１により検出された一次電圧が第一の閾値Ｖ01より高い場合には、カウント値ｓはリセットされる（ステップＳ９）。
そして、ＣＰＵ５１は、電圧検出器４１１により、一次電圧が第二の閾値Ｖ02以下であるか判定する（ステップＳ１１）。
この判定により、電圧検出器４１１により検出された一次電圧が第二の閾値Ｖ02より高い場合には、カウント値ｔはリセットされる（ステップＳ１３）。また、後述するステップＳ１９によりミシンモーター２４へ通電が停止中の場合には通電を再開する。そして、処理を終了する。

また、一次電圧が第二の閾値（下限値）Ｖ02以下の場合には、カウント値ｔをカウントアップする（ステップＳ１５）。
さらに、第二の閾値Ｖ02以下の時間を計時するカウント値ｔが20に達したか否かを判定する（ステップＳ１７）。
カウント値ｔが20以上の場合には、この処理の繰り返し周期が1[ms]なので、一次電圧が第二の閾値Ｖ02以下の状態が20[ms]以上継続したことを意味する（第一の閾値Ｖ01以下の状態の時間を含む）。
その場合には、ＣＰＵ５１は主電源回路４１を制御して、ミシンモーター２４に対する通電を一時的に中断し（ステップＳ１９）、処理を終了する。なお、ここでのミシンモーター２４への通電の中断は、次回以降で繰り返される電源制御の処理におけるステップｓ１３において再開される。

以上のように、ミシン１０は、外部電源に接続される主電源回路４１と、縫製動作の駆動源であるミシンモーター２４と、縫製に付随する動作の駆動源となる駆動機器（Ｘ軸モーター２１，Ｙ軸モーター２２及びアクチュエーター２３）と、主電源回路４１からの電力を駆動機器に供給する副電源回路としての周辺装置用電源生成回路４４と、主電源回路４１の制御を行う電源制御部としての主制御部５０とを備え、主電源回路４１が有する変圧器の一次電圧を検出する電圧検出部としての電圧検出器４１１を備え、主制御部５０は、電圧検出器４１１の検出する一次電圧が予め定められた下限値としての第二の閾値Ｖ02以下となった場合に、予め定められた停止時間（１[ms]）の間、ミシンモーター２４への電流を停止する制御を行うことを特徴としている。なお、上記の通り、停止時間は繰り返し周期と一致する。

上記のように、ミシン１０は、商用電源２００側の電源電圧の低下を検出してミシンモーター２４への通電を一時的に中断するので、電源電圧の低下を即座に回復し、Ｘ軸モーター２１やＹ軸モーター２２或いはアクチュエーター２３の誤作動やエラー停止の発生を回避することが可能となる。さらに、エラー停止によるミシンのサイクルタイムの低下も回避することができる。また、電源電圧の低下を直接的に検出しているので、実際に電源電圧の低下が生じている時にのみ、ミシンモーター２４への通電の中断処理を実行することができ、不要な中断を回避することが可能となる。
さらに、ミシン１０が複数台で同じ商用電源２００から供給を受けている環境下で、いずれかのミシンの駆動による電源電圧の低下が生じても、即座に対応し、複数のミシンによる縫製を継続させることが可能である。

また、ミシン１０は、主制御部５０が、電圧検出器４１１の検出する一次電圧が第二の閾値Ｖ02以下となる状態が、予め定められた所定時間（上記の例では20[ms]）経過した場合に、予め定められた停止時間（上記の例では1[ms]）の間、ミシンモーター２４への電流を停止する制御を行っている。
これにより、検出される電源電圧にノイズが生じたことによる電圧低下によってミシンモーター２４への通電の中断処理の実行を回避することができ、適正な対応をとることが可能である。

なお、上記実施形態では、電子サイクル縫いミシンを例示したが、上記電源制御は、ミシンモーターと縫製に付随する何らかの動作を行うアクチュエーターとを備えるミシンであればミシンの形式を問わず適用することが可能である。したがって、本願発明の縫製に付随する動作の駆動源となる駆動機器とは、Ｘ軸モーターやＹ軸モーターやアクチュエーターのうち、少なくとも一つを備えていればよい。
また、第一の閾値（停止基準値）Ｖ01や第二の閾値（下限値）Ｖ02については、上記の数値の例に限定されるものではない。例えば、第一の閾値Ｖ01は、ミシンが備えるミシンモーター以外のアクチュエーターに誤作動が生じない範囲で最も低い電圧値であればよく、第二の閾値Ｖ02は、第一の閾値Ｖ01と明確に識別して検出できるように、第一の閾値Ｖ01よりも一定の範囲で高い電圧値とすることが望ましい。
第二の閾値（下限値）Ｖ02（例えば170[V]とする）以下と検出された状態が所定時間継続した場合の停止時間（１[ms]）は、図２に示す動作フローが所定の繰り替えし周期で繰り返し実行されるため、繰り返し周期と一致する。
繰り返し周期１[ms]は、主制御部５０を構成するＲＯＭ５２に記憶されている。これに代えて、繰り返し周期をＥＥＰＲＯＭ５４に記憶させて、操作パネル２６から設定変更できるようにしても良い。繰り返し周期と一致する駆動機器の停止時間は、１[ms]としたが、
これに代えて、0.5〜15[ms]の範囲（微小時間）や、0.5〜10[ms]の範囲（微小時間）に設定すると駆動機器の動作が円滑となる。
また、第二の閾値（下限値）Ｖ02以下の一次電圧を検出したときにミシンモーター２４への通電を中断する時間（停止時間）についても、上述した数値に限定するものではない。例えば、ミシンモーター２４において、異音や振動が生じない範囲でより長くしても良いし、電源電圧の低下を回復可能な範囲でより短い時間としても良い。
また、ミシン１０は、主制御部５０が、電圧検出器４１１の検出する一次電圧が第一の閾値（停止基準値）Ｖ01以下となる状態が、予め定められた所定時間（上記の例では20[ms]）経過した場合に、ミシンモーター２４をエラー停止する制御を行っている。
これにより、検出される電源電圧にノイズが生じたことによる電圧低下によってミシンモーター２４へのエラー停止を回避し、適正な対応をとることが可能である。

１０ミシン
２１Ｘ軸モーター（駆動機器）
２２Ｙ軸モーター（駆動機器）
２３アクチュエーター（駆動機器）
２４ミシンモーター
４１主電源回路
４４周辺装置用電源生成回路（副電源回路）
５０主制御部（電源制御部）
２００商用電源（外部電源）
４１１電圧検出器（電圧検出部）
Ｖ02 第二の閾値（下限値）

Claims

外部電源に接続される主電源回路と、
縫製動作の駆動源であるミシンモーターと、
縫製に付随する動作の駆動源となる駆動機器と、
前記主電源回路からの電力を前記駆動機器に供給する副電源回路と、
前記主電源回路の制御を行う電源制御部とを備えるミシンにおいて、
前記主電源回路が有する変圧器の一次電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記電源制御部は、
前記電圧検出部の検出する一次電圧が第二の閾値以下となる状態が、予め定められた所定時間経過した場合に、予め定められた停止時間の間、前記ミシンモーターへの通電を中断する制御を行い、
前記電圧検出部の検出する一次電圧が前記第二の閾値よりも低い第一の閾値以下となる状態が、予め定められた所定時間経過した場合には、前記ミシンモーターをエラー停止する制御を行い、
前記電圧検出部の検出する一次電圧が前記第二の閾値以下となって前記ミシンモーターへの通電が中断された場合には、前記電圧検出部の検出する一次電圧が前記第二の閾値よりも高くなった場合に前記ミシンモーターへの通電を再開させることを特徴とするミシン。