JPH0426495A - ミシンモータの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ミシンモータの駆動装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、ミシンモータの駆動装置として、交流電源か
ら直流を作成する直流電源からのミシンモータ各相巻線
への通電を所定のシーケンスで断続することで、ミシン
モータを駆動あるいは制動（いわゆるインバータ運転）
−するものが知られている。この種の駆動装置では、ミ
シンモータの加速及び減速運転時における各相巻線への
最大許容通電量を一定に定め、それ以下に通電量を制御
することで、相巻線及び通電回路に過電流が流れるのを
防止すると共に急激な加速減速によってミシンの運動機
構に過負荷が加わることを防止している。

［発明が解決しよう−とする課題］ しかし、ミシンの運動機構からの摩擦力は、交流モータ
の加速時には負荷を増大させるように、減速時にはイナ
ーシャを低減するように、運転状態に応じて働くので、
加速時間は長く減速時間は短くなる傾向があり、加速時
と同じレベルに減速時の最大許容通電量を定めると、急
減速になりミシンの運動機構に過負荷をかけミシンの耐
用時間が短くなるといった問題がある。

そこで本発明は、ミシンモータの運転状態に応じて通電
時期及び通電量を制御することで機械機構に負担をかけ
ないミシンモータの運転ができるミシンモータの駆動装
置を提供することを目的としてなされた ［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨とするところは、第１図に例示するように
、交流電源から入力した交流を整流して直流を出力する
直流電源と、直流電源からミシンモータの各相巻線を通
電する通電手段と、ミシンモータの回転速度を検出する
検出手段と、検出された回転速度と外部からの速度指令
との偏差に応じて、通電手段の通電時期を制御してミシ
ンモータを駆動あるいは制動する制御手段と、検出手段
により検出された回転速度と外部からの速度指令との偏
差に応じて、通電手段による通電時に各相巻線に通電さ
れる電流量を制御する電流量制御手段とを備えることを
特徴とするミシンモータの駆動装置にある。

［作用］ 以上のように構成された本発明のミシンモータの駆動装
置によれ（戴　検出手段により検出された回転速度と外
部からの速度指令との偏差に応じて、制御手段が通電時
期を制御すると共に電流量制御手段が通電時に各相巻線
の通電量を制御する。従って、ミシンモータの加速・減
速・定速の各運転状態に応じた通電時期に各運転状態に
応じた量の電流が相巻線に通電される。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

第２図は、本発明を適用したミシンモータの駆動装置を
表す電気口路図である。

図に示すように、駆動装置１（友交流電源３から入力し
た交流を整流して直流を作成する直流電源５と、ミシン
駆動用の交流モータＭを通電するだめの通電回路７と、
通電回路７による交流モータＭの通電時期を制御する通
電制御部９と１３通電回路７の通電量を制限する電流制
限回路１１とを主要部として構成されている。

直流電源５（よ整流回路として周知のダイオード・ブリ
ッジ回路５ａ、平滑用のコンデンサ５ｂからなる。

通電回路７は、いわゆるインバータであって、交流モー
タＭの各相巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗへの通電を断続する６
個の電力トランジスタ（以下、単にトランジスタという
）　Ｔｒｕ、　　Ｔｒｖ、　　Ｔｒｗ、　　Ｔｒｘ、Ｔ
ｒｙ、　　Ｔｒｚと、各相巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗから電
荷を回生ずるための６個の転流ダイオードＤ１〜Ｄ６と
から構成さね　トランジスタＴｒｕとＴｒｘとの接続点
Ｐｕに相巻線Ｌｕが、トランジスタＴｒｖとＴｒｙとの
接続点Ｐｖに相巻線Ｌｖが、トランジスタＴｒｗとＴｒ
ｚとの接続点Ｐｗ仁相巻線Ｌｗが、夫々接続されている
。

通電制御部９（友　通電回路７による各相巻線Ｌｕ、Ｌ
ｖ、Ｌｗへの通電時期を制御することで交流モータＭの
回転を制御するもので、通電回路７による通電周期及び
通電期間を定める通電制御信号Ｓｐｗｍを作成する中央
処理回路２０と、スイッチングパルスＵ８〜ＺＢを各ト
ランジスタＴｒｕ〜Ｔｒｚのベースに出力する分配器２
２とを主要部として構成されている。

中央処理回路２０は、周知のＣＰＵ２０ａ、ＲＯＭ２０
ｂ、ＲＡＭ２０ｃ及び入出力回路２０ｄを中心に論理演
算回路として構成されている。

ＲＯＭ２０ｂには、通電制御信号（パルス信号）Ｓｐｗ
ｍを作成するためのプログラムのほか、各種処理のため
のプログラムが格納されている。

入出力回路２０ｄに（友　交流モータＭの回転速度・回
転方向を検出するための２個のエンコーダＥＮからの検
出信号Ｓ　ＥＮＩ及びＳ　ＥＮ２とミシンモ−ブル（図
示路）に設けられた足踏みペダルＰの踏み込み量に応じ
−てミシンの運転速度を指令する速度指令器ＳＰからの
速度指令信号ＳＳＰとが、夫々入力される。又、人出回
路２０ｄは、ＣＰＵ２０ａからの命令により、通電制御
信号（パルス信号）Ｓｐｗｍ及び加減速信号５ａｃ（加
速時にＨｉｇｈ、減速時にＬｏｗとなる、詳しくは後述
する）を作成して分配器２２及び電流制限回路１１へ出
力する。

分配器２２は、周知の論理素子凹路（図示路）からな吠
中央処理回路２０からの加減速信号ＳａＣ及び通電制御
信号Ｓｐｗｍと交流モータＭの磁極を検出する磁気セン
サＳＥＮからの磁極検出信号Ｓｍｇとに基づいて、所定
のシーケンスで各相巻線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗを通電するよ
うに、各トランジスタＴｒｕ−Ｔｒｚのベースにスイッ
チングパルスＵＢ−ＺＢを出力して各トランジスタＴｒ
ｕ−Ｔｒｚの０Ｎ−ＯＦＦを制御する。

例えｌｉ　第３図（Ａ）及び（８）に示すように、交流
モータＭの駆動時（定速・加速運転時）に（山王回転ト
ルクを発生させるタイミシングで、磁極検出信号Ｓｍｇ
とに基づいてトランジスタＴｒｕ−Ｔｒｖ−Ｔｒｗの循
環順序でトランジスタＴｒｕ−Ｔｒｗを駆動すると共に
、磁極検出信号Ｓｍｇと通電制御信号Ｓｐｗｒｎに基づ
いて、トランジスタＴｒｕがＯＮのとき、トランジスタ
Ｔｒｙ−Ｔｒｚ、トランジスタＴｒＶがＯＮのとき、ト
ランジスタＴｒｚ−Ｔｒｘ、トランジスタＴｒｙがＯＮ
のとき、Ｔｒｘ−Ｔｒｙというシーケンスでトランジス
タＴｒｘ〜Ｔｒｚをチョッパ駆動する。

一方、第３図（Ａ）及び（Ｃ）に示すよう同交流モータ
Ｍの減速運転時には逆回転トルクを発生させるタイミシ
ングで、磁極検出信号Ｓｍｇとに基づいて駆動時と同じ
循環順序でトランジスタＴｒｕ〜Ｔｒｗを駆動すると共
に、磁極検出信号Ｓｍｇと通電制御信号Ｓｐｗｍに基づ
いて駆動時と同じシーケンスでトランジスタＴｒｘ−Ｔ
ｒｚをチョッパ駆動する。

このようにして交流モータＭは運転されるが、その回転
速度（よ通電制御信号Ｓｐｗｍのデユーティ比により決
まり、○Ｎ期間が長くなると相巻線ｍｕ−Ｌｗを流れる
電流量が増加して増速するようにされている。又減速時
には上記ＯＮ期間を長くすると制動トルクが強まるよう
にされている。

尚、本実施例で（友交流モータＭの各相ラインから中性
点Ｎの方向に流れる電流を正、その逆方向へ流れる電流
を負とする。

又、分配器２２では、電流制限回路］］から入力する電
流制限信号（後述する）Ｓ１１がＬｏｗレベルの間、中
央処理回路２０から加減速信号Ｓａｃに基づき、そのと
きＯＮＬでいるトランジスタＴｒｘ〜Ｔｒｚ、又はＴｒ
ｕ　〜ＴｒｚをＯＦＦするように構成されている。

電流制限回路１１は、比較器ＣＯＩ及び比較器ＣＯ２と
、加速時には比較器Ｃｏ１の判定信号Ｓｊｌを、減速時
には比較器Ｃ○２の判定信号ＳＪ２を出力するように構
成された論理回路ＬＯＧと、中央処理回路２０からの通
電制御信号Ｓｐｗｍの立上り信号でセットさね入力論理
回路ＬＯＧからの信号でリセットされるフリップフロッ
プＦＦとから構成されている。

比較器ＣＯ１は、電流検出抵抗Ｒにより検出される相巻
線Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗを流れる電流の絶対値１ｆに応じた
電圧信号Ｖｉｆと加速時の相巻線Ｌｕ−Ｌｗの所定の最
大許容電流値ＩＨに対応する基準電圧値ＶＨとを比較し
て、判定信号Ｓｊｌを論理回路ＬＯＧへ出力する。比較
器ＣＯ２は、電圧信号Ｖｉｆと減速時の相巻線Ｌｕ−Ｌ
ｗの所定の最大許容電流値（加速時の最大許容電流値Ｉ
Ｈより小さく設定される）１［に対応する基準電圧値Ｖ
Ｌとを比較して、判定信号Ｓｊ２を論理回路ＬＣ’Ｇへ
出力する。

比較器Ｃ○］及びＣＯ２の基準電圧値ＶＨ及びＶ［は、
可変抵抗ＲＶＨ及びＲＶＬにより調整でき、加速時の最
大許容電流値Ｉ　８７’ｌ＜減速時の最大許容電流値］
［より大きくなるように設定されている。

これは、減速時にはミシンの運動機構の摩擦力が働くの
で、加速時と同レベルに設定すると、急減速になるので
、最大許容電流値ＩＬを下げ制動トルクを低くすること
によって、最適な減速状態になりミシンの運動機構にか
かる負荷が最も少なくなるようにしている。

論理回路ＬＯＧ（衣　２個の論理積回路素子ＡＮＤ、論
理和回路素子ＯＲ及び反転回路素子ＮＯＴからなり、中
央処理回路２０からの加減速信号５ａｃｈ＜Ｈｉｇｈレ
ベルのときには比較器Ｃ○１の判定信号Ｓｊｌを、加減
速信号ＳａｃがＬｏｗレベルのときには比較器ＣＯ２の
判定信号Ｓｊ２を、夫々フリップフロップＦＦのリセッ
ト端子Ｒへ出力する。

フリップフロップＦＦでは、通電制御信号ＳｐｗｍがＯ
Ｎ（Ｈｉｇｈレベル）になると、正転Ｑ端子からＨｉｇ
ｈの信号を電流制限信号Ｓｌｉとして分配器２２へ出力
すると共に保持する。そして、比較器Ｃｏ１又は比較器
ＣＯ２からの判定信号Ｓｊｌ又は判定信号ＳＪ２によっ
てリセットされて、正転Ｑ端子の出力レベルはＬｏｗア
クティブの信号に戻る。

尚、本実施例では電流制限回路］］及び分配器２２が電
流量制御手段に相当する。

次に、中央処理回路２０で実行される通電制御処理につ
いて、第４図に示すフローチャートに沿って説明する。

本処理は所定周期で繰り返し実行されるもので、処理を
開始すると、まずＳ１０で、エンコーダＥＮからの検畠
信号Ｓ　ＥＮＩ及びＳ　ＥＮ２に基づいて、交流モータ
Ｍの実回転速度（単位時間当たりの回転数）ｎｆを算出
し、続くＳ２０で速度指令器ＳＰからの速度指令信号Ｓ
ＳＰに基づいて、指令回転速度ｎｓを算出する。続いて
Ｓ３０で、ＳＩＯで算出した実回転速度ｎｆとＳ２０で
算出した指令回転速度ｎｓとの偏差Δｎに所定の速度ゲ
インＫｐを乗じることで、目標回転速度ｎｏを算出し、
Ｓ４０に進む。Ｓ４０では、目標回転速度ｎｏに応じて
通電制御信号Ｓｐｗｍのデユーティ比を設定し、その通
電制御信号Ｓｐｗｍを分配器２２及び電流制限回路］１
のフリップフロップＦＦへ出力し、Ｓ５０に進む。

Ｓ５０で（よ　目標回転速度ｎｏがゼロ以上か否かを判
断し、ゼロ以上即ち加速又は定速であると判断したとき
には、Ｓ６０に進んで、加減速信号ＳａｃをＨｉｇｈレ
ベルにして分配器２２及び電流制限回路１１の論理回路
ＬＯＧへ出力し、処理を終了する。

一方Ｓ５０で、ゼロ末″ａ　　即ち減速であると判断さ
れときに１ｉｓ７０に進んで、加減速信号ＳａｃをＬｏ
ｗレベルにして分配器２２及び上記論理回路ＬＯＧへ出
力し、処理を終了する。

尚、本実施例では本通電制御処理、中央処理回路２０及
び分配器２２が制御手段に相当する。

上記の処理の結果、足踏みペダルＰを踏み込んで加速を
指令するとＨｉｇｈレベルの加減速信号Ｓａｃが、足踏
みペダルＰを離して減速を指令するとＬｏｗレベルの加
減速信号Ｓａｃが、夫々電流制限回路］］の論理回路Ｌ
ＯＧ及び分配器２２へ出力されると共に、加減速（度合
）に応じたデユーティ比の通電制御信号Ｓｐｗｍｈ＜電
流制限回路１１のフリップフロップＦＦ及び分配器２２
へ出力される。

従って、第５図に示すように、交流モータＭの加速時に
は、通電制御信号ＳｐｗｍのＯＮ期間に、相巻線Ｌｕ〜
Ｌｗを流れる電流が最大許容電流値Ｈを越えると、電流
制限回路］１からの電流制限信号Ｓｌｉ（Ｈｉｇｈレベ
ル）によって、分配器２２がそのときＯＮＬ、ているト
ランジスタＴｒｘ〜ＴｒｚをＯＦＦさせ、相巻線Ｌｕ〜
Ｌｗを流れる電流が減少させる。そして、次の通電制御
信号５ｔ）ＷＩＩＩのＯＮ期間の始まりで再びで分配器
２２が当該トランジスタＴｒｒ”ＴｒｚをＯＮさせ電流
を増加させる。このため、相巻線Ｌｕ〜Ｌｗを流れる電
流は最大許容電流値ＩＨ以下に制御される。

一方、第６図に示すように、交流モータＭの減速時には
、通電制御信号ＳｐｗｍのＯＮ期間に、相巻線Ｌｕ〜Ｌ
ｗを流れる電流が最大許容電流値Ｌｉｆｆ１越えると、
電流制限回路］］からの電流制限信号Ｓｌｉ（Ｈｉｇｈ
レベル）によって分配器２２がそる。そして次の通電制
御信号ＳｐｗｍのＯＮ期間の始まりで再び分配器２２が
当該トランジスタＴｒｕ〜Ｌ以下に制御される。

尚、交流モータＭの定速運転時には、加速時の最大許容
電流値ＩＨ以下に制限されるが、通電制御信号Ｓｐｗｍ
のデユー　ティ比及び相巻線しＵ〜ＬＷのインンダクタ
ンスによって、相巻線Ｌｕ”−□ＬＷを流れる電流は加
速時の最大許容電流値ＩＨよりも低いレベルとなる。

以上説明したように、本実施例では交流モータＭの加速
時と減速時との夫々の運転状態に応じて、相巻線Ｌｕ”
Ｌｗの通電期間及び最大許容電流ＩＨ又はＩＬ　　（そ
れに相当する電圧値Ｖｌ−１又はＶＬ）を決め、加速時
にはより大きな電流を交流モータＭに通電することによ
って、迅速に交流モータＭを加速することができ、指令
回転速度に短時間で達することができる。更に、減速時
には加速時より小さな電流を交流モータＭに通電するこ
とで制動するので、適切な速度で減速し、急減速になら
ずミシンの運動機構に過負荷がかからない。

つまり、本実施例では加減速の所要時間が最適となる最
大許容電流値ＩＨ及び＋１　　（ＶＨ及びＶＬ）を定め
ることによって、最適時間で交流モータＭの無理のない
加減速を行うので、ミシンの耐久性向上に功を奏する。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明のミシンモータの駆動装置よ
れば、回転速度と外部からの速度指令との偏差に応じて
、通電時期を制御すると共に相巻線の通電量を制御する
ので、ミシンモータの加速・減速・定速の各運転状態に
応じた通電時期に各運転状態に応じた量の電流が相巻線
に通電される。

従って、例えば、減速時の通電量を加速時の通電量より
低く制御することで、ミシンの運動機構に過負荷をかけ
ない適切な減速ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示する構成図、第２図
は実施例のミシンモータの駆動装置を表す電気回路図、
第３図（Ａ）は磁極検出信号の説明図　第３図（Ｂ）は
加速時の通電タイミングの説明図、第３図（Ｃ）は減速
時の通電タイミングの説明図、第４図は中央処理回路で
実行される通電制御処理のフローチャート、第５図は加
速時の電流制限動作を表すタイミングチャート、第６図
は減速時の電流制限動作を表すタイミングチャートであ
る。 ］・・・駆動装置　　３・・・交流電源　５・・・直流
電源７・・・通電回路　９・・・通電制御部］］・・・
電流制限回路　２０・・・中央処理回路２２・・・分配
器 Ｍ・・・交流モータ ＣＯＩ。 ＣＯ２・・・比較器 ＦＦ・・・フリップフロップ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　交流電源から入力した交流を整流して直流を出力する
   直流電源と、 該直流電源からミシンモータの各相巻線を通電する通電
   手段と、 上記ミシンモータの回転速度を検出する検出手段と、 該検出された回転速度と外部からの速度指令との偏差に
   応じて、上記通電手段の通電時期を制御して上記ミシン
   モータを駆動あるいは制動する制御手段と、 上記検出手段により検出された回転速度と外部からの速
   度指令との偏差に応じて、上記通電手段による通電時に
   各相巻線に通電される電流量を制御する電流量制御手段
   と、 を備えることを特徴とするミシンモータの駆動装置。