JPH0838777A - Vibration control device for sewing machine - Google Patents

Vibration control device for sewing machine

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Publication number
JPH0838777A
JPH0838777A JP17530994A JP17530994A JPH0838777A JP H0838777 A JPH0838777 A JP H0838777A JP 17530994 A JP17530994 A JP 17530994A JP 17530994 A JP17530994 A JP 17530994A JP H0838777 A JPH0838777 A JP H0838777A
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JP
Japan
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vibration
sewing machine
control
synchronization signal
generating means
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JP17530994A
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Japanese (ja)
Inventor
Chiyuuki Kiyuu
中奇 邱
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To actively reduce the vibrations of a sewing machine on a bed generated by the rotation of an arm shaft and the vertical reciprocating motion of a needle bar without reducing the mechanical strength of the sewing machine and without introducing a complex design. CONSTITUTION:Control signals interfering with detected vibrations are generated by a controller so that the detected values of vibration detecting sensors 82a, 82b are made minimum based on the synchronization signal detected by a synchronization signal generating device 60 generating the synchronization signal synchronized with the rotation of the arm shaft 31 of a sewing machine, detection signals of vibration detecting sensors 82a, 82b detecting the vibrations on a bed portion, and the transfer function set by the controller. Control vibrations are generated when piezoelectric actuators 74a, 74b are operated based on the control signals, and multiple detected vibrations can be actively reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ミシンの上軸の回転や
針棒の上下往復運動等により生じたミシン本体上での振
動を能動的に低減するようにしたミシンの振動制御装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration control device for a sewing machine, which actively reduces vibrations on the sewing machine main body caused by rotation of the upper shaft of the sewing machine, vertical reciprocating motion of a needle bar, and the like. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ミシンにおいては、振動の発生を
抑制するために種々の工夫がなされている。それ等の具
体例を、従来のミシンの本体内部の構成を示した図7に
基づいて説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, various contrivances have been made in sewing machines in order to suppress the occurrence of vibration. Specific examples thereof will be described with reference to FIG. 7, which shows an internal configuration of a main body of a conventional sewing machine.

【0003】第一に、針棒40及びそれに付随して上下
往復運動する針棒抱き46等の構成全体の質量を軽減
し、針棒40の上下往復運動により発生する振動そのも
のを低減するようにしたものである。例えば、針棒40
においては、従来、その材質として丸棒状の鋼材を使用
していたが、中空のアルミ材に変更することにより、そ
の質量の軽減を図っている。
First, the mass of the entire structure of the needle bar 40 and the accompanying needle bar holder 46 that reciprocates vertically is reduced, and the vibration itself generated by the vertical reciprocation of the needle bar 40 is reduced. It was done. For example, the needle bar 40
In the prior art, a round bar-shaped steel material was conventionally used as the material, but the weight thereof is reduced by changing to a hollow aluminum material.

【0004】第二に、針棒40の上下往復運動により発
生する振動、天秤36の揺動運動により発生する振動、
及び針棒40と天秤36に付随している部品等の運動に
より生じる振動を、同じく針棒40や天秤36に付随し
ている天秤クランク34が回転運動を行うことにより発
生する振動で相殺させるように、各部品の材質、寸法、
及び配置等を決定するようにしたものである。
Secondly, the vibration generated by the vertical reciprocating motion of the needle bar 40, the vibration generated by the swing motion of the balance 36,
Also, the vibration generated by the movement of the parts associated with the needle bar 40 and the balance 36 is canceled by the vibration generated by the rotational movement of the balance crank 34 also associated with the needle bar 40 and the balance 36. , The material of each part, dimensions,
And the arrangement etc. are determined.

【0005】第三に、アーム22の部材の肉厚を増し、
アーム22の剛性を高めることにより振動の発生を抑え
るようにしたものがある。
Thirdly, the thickness of the member of the arm 22 is increased,
There is one in which generation of vibration is suppressed by increasing the rigidity of the arm 22.

【0006】第四に、針棒40の上下往復運動により生
じた振動と逆位相の波形を生成し、その逆位相の波形を
用いてミシンの振動を抑制する簡易装置もある。
Fourthly, there is also a simple device that generates a waveform having a phase opposite to that of the vibration generated by the vertical reciprocating motion of the needle bar 40 and suppresses the vibration of the sewing machine by using the waveform having the opposite phase.

【0007】第五に、特願平6―11569号公報に
は、針板の下方のみにアクチュエータ、バネ及び錘りを
設けるミシンの振動制御装置が知られている。
Fifthly, Japanese Patent Application No. 6-11569 discloses a vibration control device for a sewing machine in which an actuator, a spring and a weight are provided only below the needle plate.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
一の従来技術によれば、機構全体の機械的強度を低下さ
せることになるので、質量の軽減には限界があり、それ
に伴って振動の低減にも限界がある。
However, according to the above-mentioned first prior art, the mechanical strength of the entire mechanism is lowered, so that there is a limit to the reduction of mass, and the vibration is reduced accordingly. There is also a limit.

【0009】また、前記第二の従来技術によれば、針棒
40、天秤36、及びそれらに付随して運動している天
秤クランク34等の部品が、互いに複雑な相互運動をし
ており、しかもその相互運動は高速運動であるため、振
動を低減させるように各部品をバランスよく設計するこ
とは非常に困難である。
Further, according to the second prior art, the needle bar 40, the balance 36, and the components such as the balance crank 34 which are moving in association therewith make complicated mutual movements, Moreover, since the mutual movements are high-speed movements, it is very difficult to design each part in a balanced manner so as to reduce vibrations.

【0010】また、前記第三の従来技術によれば、部品
コストを高騰させることになり、また、アーム22の剛
性を高めることは、ミシン全体の重量を増加させ、ミシ
ンの重量を軽減して作業者の取り扱いを容易にしようと
いう設計の意図から外れることになる。
Further, according to the third conventional technique, the cost of parts is increased, and the rigidity of the arm 22 is increased to increase the weight of the entire sewing machine and reduce the weight of the sewing machine. This is outside the design intent of facilitating operator handling.

【0011】また、前記第四の従来技術によれば、ミシ
ンの上軸の高速回転によって生じた振動に対し、それと
正確に同振幅、逆位相にすることは非常に困難である。
また、実際には、前記の振動に外乱の影響及び振動伝達
系の時間遅れなどによる影響を与えるため、その振動を
追従しながら振動抑制することは不可能であると考えら
れる。
According to the fourth conventional technique, it is very difficult to accurately set the same amplitude and opposite phase to the vibration generated by the high speed rotation of the upper shaft of the sewing machine.
In addition, in reality, it is considered that it is impossible to suppress the vibration while following the vibration, because the vibration affects the vibration and the time delay of the vibration transmission system.

【0012】さらに、前記第五の従来技術によれば、ミ
シンのベッドは剛体ではないため、ベッド上の一箇所の
振動を抑えても、ベッド全体の振動が低減されるとは限
らない。
Further, according to the fifth conventional technique, since the bed of the sewing machine is not a rigid body, suppressing the vibration at one place on the bed does not always reduce the vibration of the entire bed.

【0013】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、ミシンの機械的強度を低下させ
ることなく、また、複雑な設計を取り入れることなく、
ミシンの上軸の回転や針棒の上下往復運動等により生じ
たミシン本体上での振動を複数箇所で同時に能動的に低
減するようにしたミシンの振動制御装置を提供すること
を目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and does not reduce the mechanical strength of the sewing machine and does not introduce a complicated design.
An object of the present invention is to provide a vibration control device for a sewing machine, in which vibration on the sewing machine main body caused by rotation of the upper shaft of the sewing machine, vertical reciprocating motion of a needle bar, etc. is actively reduced at a plurality of locations at the same time.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のミシンの振動制御装置は、ミシンの上軸の
回転に同期する同期信号を発生する同期信号発生手段
と、前記上軸の回転や針棒の上下往復運動等によりミシ
ン本体上の複数箇所で生じた振動を同時に検出する複数
の振動検出手段と、前記ミシン本体上の複数箇所で生じ
た振動を同時に打ち消すための制御振動を発生可能な複
数の制御振動発生手段と、前記ミシンの機械系部品や制
御用の電気部品等の特性や相互干渉特性を示す伝達関数
を予め設定する伝達関数設定手段と、前記同期信号発生
手段から発生した同期信号、前記伝達関数設定手段によ
って設定された伝達関数及び前記各振動検出手段が検出
した複数検出信号に基づき、前記各振動検出手段が検出
する複数振動が同時に最小となるように前記各制御振動
発生手段を制御する複数の振動制御手段とを備えてい
る。
In order to achieve the above-mentioned object, a vibration control device for a sewing machine according to the present invention comprises a synchronization signal generating means for generating a synchronization signal in synchronization with the rotation of the upper shaft of the sewing machine, and the upper shaft. Vibration detection means for simultaneously detecting vibrations generated at multiple points on the sewing machine body due to rotation of the sewing machine and vertical reciprocating motion of the needle bar, and control vibrations for canceling vibrations generated at the multiple points on the sewing machine body at the same time. A plurality of control vibration generating means, a transfer function setting means for presetting a transfer function indicating characteristics or mutual interference characteristics of the mechanical system parts of the sewing machine, electric parts for control, etc., and the synchronization signal generating means. A plurality of vibrations detected by each of the vibration detecting means at the same time based on a synchronization signal generated from the above, a transfer function set by the transfer function setting means, and a plurality of detection signals detected by the vibration detecting means. And a plurality of vibration control means for controlling said respective control vibration generating means so as to minimize.

【0015】また、前記同期信号発生手段、各振動検出
手段及び各制御振動発生手段を、前記ミシン本体のベッ
ド部分に設けてもよい。
Further, the synchronizing signal generating means, each vibration detecting means and each control vibration generating means may be provided in a bed portion of the sewing machine main body.

【0016】さらに、前記同期信号発生手段を前記ベッ
ド部分の上面に支持する一方、前記各制御振動発生手段
を、それぞれ前記ベッド部分の下面とその下面に向かっ
て弾発付勢された錘りとの間に圧入配置する構成として
もよい。
Further, while the synchronizing signal generating means is supported on the upper surface of the bed portion, the respective control vibration generating means are a lower surface of the bed portion and a weight elastically urged toward the lower surface thereof. It may be configured to be press-fitted between the two.

【0017】[0017]

【作用】前記の構成を有する本発明のミシンの振動制御
装置によれば、ミシンの運転により、前記同期信号発生
手段から同期信号が発生すると共に、その上軸の回転や
針棒の上下往復運動等によりミシン本体上で振動が発生
し、その振動は複数の振動検出手段によって検出され
る。そして、前記同期信号と、前記各振動検出手段の検
出信号と、前記伝達関数設定手段によって設定された伝
達関数とに基づいて、前記各振動検出手段が検出した各
振動が同時に最小となるように、前記各振動制御手段が
前記各制御振動発生手段を制御することによって、その
各制御振動発生手段から発生した制御振動が前記ミシン
ベッド上の複数振動を打ち消すように働き、依って、ベ
ッド上の振動を能動的に低減させることができる。
According to the vibration control device for a sewing machine of the present invention having the above-mentioned structure, when the sewing machine is operated, a synchronizing signal is generated from the synchronizing signal generating means, the upper shaft thereof is rotated, and the needle bar is vertically reciprocated. Vibration is generated on the main body of the sewing machine by the above, and the vibration is detected by a plurality of vibration detecting means. Then, based on the synchronization signal, the detection signal of each vibration detection unit, and the transfer function set by the transfer function setting unit, each vibration detected by each vibration detection unit is minimized at the same time. By controlling each of the control vibration generating means by each of the vibration control means, the control vibration generated from each of the control vibration generating means works to cancel a plurality of vibrations on the sewing machine bed. Vibration can be actively reduced.

【0018】また、前記同期信号発生手段及び各制御振
動発生手段を、前記ミシン本体のベッド部分に設けるこ
とによって、特に振動が発生する前記ベッド部分の振動
を打ち消してミシン本体全体の振動を効果的に低減する
ことができる。
By providing the synchronizing signal generating means and each control vibration generating means in the bed portion of the sewing machine main body, the vibration of the bed portion in which the vibration is generated is canceled out, and the vibration of the entire sewing machine main body is effective. Can be reduced to

【0019】さらに、前記同期信号発生手段を前記ベッ
ド部分の上面に支持する一方、前記各制御振動発生手段
を、それぞれ前記ベッド部分の下面とその下面に向かっ
て弾発付勢された錘りとの間に圧入配置することによっ
て、前記ベッド部分の振動をより一層効果的に打ち消す
ことができる。
Further, while the synchronizing signal generating means is supported on the upper surface of the bed portion, the respective control vibration generating means are a lower surface of the bed portion and a weight elastically urged toward the lower surface thereof. By virtue of the press-fitting arrangement between them, the vibration of the bed portion can be canceled more effectively.

【0020】[0020]

【実施例】以下に、本発明を具体化した一実施例を図面
を参照して詳細に説明する。また、説明の都合上、振動
検出手段及びと振動制御手段をそれぞれ2チャンネルに
設定した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Further, for convenience of explanation, the vibration detection means and the vibration control means are respectively set to two channels.

【0021】ミシンの外観を示す図6において、ミシン
本体16は、テーブル10に固定されているオイルパン
12の上に防振ゴム14を介して設置され、テーブル1
0の下部に固定されているモーター18により駆動され
るようになっている。
In FIG. 6 showing the outer appearance of the sewing machine, the sewing machine main body 16 is installed on the oil pan 12 fixed to the table 10 with a vibration isolating rubber 14 interposed therebetween.
It is adapted to be driven by a motor 18 fixed to the lower part of 0.

【0022】また、ミシン本体16はオイルパン12に
接している下部のベッド部分20と、上部のアーム22
とによって構成されている。
The sewing machine main body 16 has a lower bed portion 20 in contact with the oil pan 12 and an upper arm 22.
And is constituted by.

【0023】ミシン本体16の内部の構成を図5に示
す。プーリー30はアーム22内に設置されている上軸
31の一端に固定されており、そのプーリー30と図6
中のモーター18はベルト32により連結されている。
モーター18の駆動力はベルト32、プーリー30を介
し上軸31に伝達される。
The internal construction of the sewing machine body 16 is shown in FIG. The pulley 30 is fixed to one end of an upper shaft 31 installed in the arm 22, and the pulley 30 and the pulley 30 shown in FIG.
The motor 18 therein is connected by a belt 32.
The driving force of the motor 18 is transmitted to the upper shaft 31 via the belt 32 and the pulley 30.

【0024】上軸31の他端には天秤クランク34が固
定されており、天秤クランク34は、上軸31の回転に
伴って回転運動する。天秤36は天秤クランク34と連
結されており、上軸31の回転に併せて上下に揺動運動
する。針棒40は、針棒クランク42、針棒連結棒4
4、及び棒抱き46を介し天秤36に連結されており、
上軸31の回転に伴ってアーム22に固定された針棒メ
タル50及び針棒メタル52に案内されながら上下往復
運動する。以下、プーリー30側を右側、針棒40側を
左側とする。
A balance crank 34 is fixed to the other end of the upper shaft 31, and the balance crank 34 rotates as the upper shaft 31 rotates. The balance 36 is connected to the balance crank 34 and swings up and down as the upper shaft 31 rotates. The needle bar 40 includes a needle bar crank 42 and a needle bar connecting rod 4.
4, and is connected to the balance 36 via the rod holder 46,
As the upper shaft 31 rotates, it reciprocates up and down while being guided by the needle bar metal 50 and the needle bar metal 52 fixed to the arm 22. Hereinafter, the pulley 30 side is the right side and the needle bar 40 side is the left side.

【0025】上軸31の右側端部には、その上軸31の
回転に同期して同期信号を発生する同期信号発生手段と
しての同期信号発生装置60が設けられており、また、
ベッド部分20の左側には針板70及び滑り板72が設
けられている。
At the right end of the upper shaft 31, there is provided a synchronizing signal generator 60 as a synchronizing signal generating means for generating a synchronizing signal in synchronization with the rotation of the upper shaft 31, and
A needle plate 70 and a sliding plate 72 are provided on the left side of the bed portion 20.

【0026】図5に示すように、ベッド20下方の左側
と中央部には、それぞれ制御振動発生手段を構成するた
めの圧電アクチュエータ74a,74bと、一対のコイ
ル状のバネ76a,76bと、錘り78a,78bとが
設けられている。前記各バネ76はベッド部分20の下
部の二箇所に固定されており、錘り78a,78bは各
バネ76の下端に固定されて、常にはベッド部分20の
下面側に弾発付勢されている。従って、前記各圧電アク
チュエータ74は、ベッド部分20の下面と各錘り78
の上面との間に各バネ76の引っ張り力により圧入配置
されている。また、ベッド上には、残留振動を検出する
ための振動センサ82a,82bがそれぞれ配置され
る。その各振動検出センサ82a,82bは振動検出手
段を構成する。
As shown in FIG. 5, piezoelectric actuators 74a and 74b for constituting control vibration generating means, a pair of coiled springs 76a and 76b, and a weight are provided on the left side and the center of the bed 20 below. 78a and 78b are provided. The springs 76 are fixed to the lower portion of the bed portion 20 at two positions, and the weights 78a and 78b are fixed to the lower ends of the springs 76 and are always elastically urged toward the lower surface of the bed portion 20. There is. Therefore, each of the piezoelectric actuators 74 includes a lower surface of the bed portion 20 and a weight 78.
It is press-fitted and arranged by the pulling force of each spring 76 between itself and the upper surface. Further, vibration sensors 82a and 82b for detecting residual vibration are arranged on the bed, respectively. The respective vibration detection sensors 82a and 82b constitute vibration detection means.

【0027】図6中の制御システム80は、モーター1
8に隣接して固定されている。
The control system 80 shown in FIG.
It is fixed adjacent to 8.

【0028】かかるミシンの振動制御システム80は図
4に示すように、ミシンのベッド部分20の上面におい
て残留振動を検出する振動検出センサ82a,82b
と、ミシン回転に同期する同期信号を発生する同期信号
発生装置60と、前記ベッド部分20に発生した振動を
打ち消すための制御振動を発生する前記圧電アクチュエ
ータ74a,74bに接続されている。制御システム8
0は図3のように構成され、主としてアンプ108、A
/D変換部104、D/A変換部106、高周波数成分
を除去するフィルタLPF105、適応フィルタ10
3、デジタルフィルタ及び制御部101によって構成さ
れ、各振動検出センサ82の検出信号と、ミシンの上軸
31の回転に同期する前記同期信号と、後記伝達関数と
に基づき、前記各振動検出センサ82の検出振動を同時
に最小にするように、前記制御部101が各圧電アクチ
ュエータ74に駆動制御信号を出力する。
As shown in FIG. 4, the vibration control system 80 of the sewing machine has vibration detection sensors 82a and 82b for detecting residual vibration on the upper surface of the bed portion 20 of the sewing machine.
, A synchronizing signal generator 60 for generating a synchronizing signal synchronized with the rotation of the sewing machine, and the piezoelectric actuators 74a, 74b for generating control vibration for canceling the vibration generated in the bed portion 20. Control system 8
0 is configured as shown in FIG.
/ D converter 104, D / A converter 106, filter LPF 105 for removing high frequency components, adaptive filter 10
3, the digital filter and the control unit 101, each vibration detection sensor 82 based on the detection signal of each vibration detection sensor 82, the synchronization signal synchronized with the rotation of the upper shaft 31 of the sewing machine, and the transfer function described later. The control unit 101 outputs a drive control signal to each piezoelectric actuator 74 so as to simultaneously minimize the detection vibration of the above.

【0029】即ち、ミシン回転に同期する同期信号が同
期信号発生装置60から発生すると、その同期信号はフ
ィルタLPF105、A/D変換部104を介して適応
フィルタ103及びデジタルフィルタ102にそれぞれ
入力される。デジタルフィルタでは、相互干渉を考慮し
たリファレンス信号を生成し、それらを制御部101に
入力する。
That is, when a synchronizing signal which is synchronized with the rotation of the sewing machine is generated from the synchronizing signal generator 60, the synchronizing signal is input to the adaptive filter 103 and the digital filter 102 via the filter LPF 105 and the A / D converter 104, respectively. . The digital filter generates reference signals considering mutual interference and inputs them to the control unit 101.

【0030】一方、ベッド部分20の振動が各振動検出
センサ82によって検出され、それらの検出信号はアン
プ108、フィルタLPF105及びA/D変換部10
4を介して制御部101に入力される。制御部101で
は、振動経路に於ける外乱による伝達特性の変化及び各
電気部品や機械系部品自体の特性変化や相互干渉等を考
慮して、適応フィルタ103の係数を調整し、これらを
適応フィルタ103に伝送する。適応フィルタ103の
出力が各アクチュエータを駆動する。即ち、ベッド部分
20で発生する振動と各圧電アクチュエータ74から発
生される制御振動との干渉状態を検出する各振動検出セ
ンサ82の検出信号が同時に最小になるように2チャン
ネル適応フィルタ103に付与すべき伝達関数を決定
し、その伝達関数を特定するための制御パラメータを2
チャンネル適応フィルタ103に設定する。
On the other hand, the vibration of the bed portion 20 is detected by each vibration detection sensor 82, and the detection signals thereof are amplified by the amplifier 108, the filter LPF 105 and the A / D converter 10.
4 is input to the control unit 101. The control unit 101 adjusts the coefficient of the adaptive filter 103 in consideration of the change of the transfer characteristic due to the disturbance in the vibration path, the characteristic change of each electric component or the mechanical component itself, the mutual interference, etc. To 103. The output of the adaptive filter 103 drives each actuator. That is, the two-channel adaptive filter 103 is provided so that the detection signals of the respective vibration detection sensors 82 for detecting the interference state between the vibration generated in the bed portion 20 and the control vibration generated by each piezoelectric actuator 74 are simultaneously minimized. The control parameter for determining the power transfer function and specifying the transfer function is set to 2
The channel adaptive filter 103 is set.

【0031】なお、前記制御部101は振動伝達経路の
変化及び制御系の特性変化に応じて前記の制御パラメー
タの修正を常時行う。この結果、同期信号発生装置60
により検知された同期信号はアンプ108、フィルタL
PF105及びA/D変換部104を介して適応フィル
タ103に入力され、その入力信号は2チャンネル適応
フィルタ103によって制御部101から与えられた伝
達関数に基づいて所定の振幅特性及び位相特性を有する
デジタル信号に変換される。そのデジタル信号はD/A
変換部106及びアンプ108によりD/A変換、増幅
され、各圧電アクチュエータ74の駆動信号として印加
され、各圧電アクチュエータ74からはミシンのベッド
部分20上での振動を打ち消すための制御振動が発生さ
れる。この結果、各振動検出センサ82の設置位置にお
いて上軸31の回転及び針棒40の上下運動等による振
動が減衰される。
The control unit 101 always corrects the control parameters according to the change of the vibration transmission path and the change of the characteristic of the control system. As a result, the synchronization signal generator 60
The sync signal detected by the
It is input to the adaptive filter 103 via the PF 105 and the A / D conversion unit 104, and its input signal is a digital signal having a predetermined amplitude characteristic and phase characteristic based on the transfer function given from the control unit 101 by the two-channel adaptive filter 103. Converted to a signal. The digital signal is D / A
The signals are D / A converted and amplified by the converter 106 and the amplifier 108, and applied as a drive signal for each piezoelectric actuator 74, and each piezoelectric actuator 74 generates control vibration for canceling vibration on the bed portion 20 of the sewing machine. It As a result, vibrations due to the rotation of the upper shaft 31 and the vertical movement of the needle bar 40 are damped at the installation position of each vibration detection sensor 82.

【0032】図2にはミシン回転に同期する同期信号を
発生する同期信号発生装置60の概念図を示す。ベッド
部分20上での振動はミシンの回転周波数の整数倍から
なることが振動の周波数分析から分かっているので、回
転周波数に同期する同期信号を同じ伝達系に通すことに
より、ベッド部分20上での振動を生成することができ
ると考えられる。従って、図2では、既知のエンコータ
信号及びタイミング信号を入力とすると、同期信号発生
装置60の出力はミシンの回転に同期するパルス信号が
得られる。
FIG. 2 shows a conceptual diagram of a sync signal generator 60 for generating a sync signal in synchronization with the rotation of the sewing machine. Since it is known from the frequency analysis of the vibration that the vibration on the bed portion 20 consists of an integral multiple of the rotation frequency of the sewing machine, by passing a synchronization signal synchronized with the rotation frequency through the same transmission system, It is thought that the vibration of can be generated. Therefore, in FIG. 2, when the known encoder signal and timing signal are input, the output of the synchronization signal generator 60 is a pulse signal that is synchronized with the rotation of the sewing machine.

【0033】また、ミシンの回転に同期する信号から各
圧電アクチュエータ74を駆動する制御振動を合成する
には、任意の特性を持たせることが容易という理由で、
図3の2チャンネル適応フィルタ103は有限インパル
スレスポンスフィルタ(FIRフィルタとも呼ぶ)によ
って構成されている。
Further, in order to synthesize the control vibration for driving each piezoelectric actuator 74 from the signal synchronized with the rotation of the sewing machine, it is easy to give an arbitrary characteristic,
The 2-channel adaptive filter 103 in FIG. 3 is composed of a finite impulse response filter (also called FIR filter).

【0034】ここで、制御部101における振動制御の
手法を説明する。
Here, a method of controlling vibration in the control unit 101 will be described.

【0035】いま、l番目の振動センサ82が検出した
振動信号をel(n)、アクチュエータ74a,74bから
の制御振動がないときのl番目の振動センサ82a,8
2bが検出した振動信号をdl(n)、m番目のアクチュエ
ータ74a,74bとl番目の振動センサ82a,82
bとの間の伝達関数のj番目の項をclmj、同期信号x
(n)、同期信号x(n)を入力しm番目のアクチュエータ7
4a,74bを駆動する適応フィルタ103における出
力チャンネル毎の各フィルタのi番目の係数をwmiとす
ると、
Now, the vibration signal detected by the l-th vibration sensor 82 is el (n) , and the l-th vibration sensor 82a, 8b when there is no control vibration from the actuators 74a, 74b.
The vibration signal detected by 2b is d l (n), the m-th actuators 74a and 74b, and the l-th vibration sensor 82a and 82b.
The j-th term of the transfer function with b is c lmj , and the synchronization signal x
(n), the synchronization signal x (n) is input and the mth actuator 7
If the i-th coefficient of each filter for each output channel in the adaptive filter 103 that drives 4a and 74b is w mi ,

【0036】[0036]

【数1】 [Equation 1]

【0037】が成立する。ここで、(n)が付く項は、サ
ンプリング時刻のサンプル値であり、また、Lは振動セ
ンサの数(本実施例では2個)、Mはアクチュエータの
数(本実施例では2個)、IはFIRデジタルフィルタで
表現された伝達関数clmのタップ数、Jは適応フィルタ
103のタップ数である。
Is satisfied. Here, the term with (n) is a sample value at the sampling time, L is the number of vibration sensors (two in this embodiment), M is the number of actuators (two in this embodiment), I is the number of taps of the transfer function c lm expressed by the FIR digital filter, and J is the number of taps of the adaptive filter 103.

【0038】上式(1)において、右辺の()内の項は
適応フィルタ103における出力チャンネル毎のフィル
タ(係数wm)に同期信号を入力したときの出力を表
し、右辺の()内の項に伝達関数を乗じた項は、m番目
のアクチュエータ74a,74bに入力された信号エネ
ルギーがそのアクチュエータ74a,74bから振動エ
ネルギーとして出力され、ベッド上の振動伝達関数clm
を経てl番目の振動センサ82a,82bに到達した時
の信号を表し、さらに、「−」から後の右辺全体は、l
番目の振動センサ82a,82bへの到達信号を全アク
チュエータについて足し合わせているから、l番目の振
動センサ82a,82bに到達する二次振動の総和を表
す。
In the above equation (1), the term in parentheses on the right side represents the output when the synchronizing signal is input to the filter (coefficient w m ) for each output channel in the adaptive filter 103, and the term in parentheses on the right side. In the term obtained by multiplying the term by the transfer function, the signal energy input to the m-th actuator 74a, 74b is output as the vibration energy from the actuator 74a, 74b, and the vibration transfer function c lm on the bed is obtained.
Represents the signal when reaching the l-th vibration sensor 82a, 82b via the, and the entire right side after "-" is l
Since the arrival signals to the 1st vibration sensors 82a and 82b are added up for all the actuators, the sum of the secondary vibrations that reach the 1st vibration sensors 82a and 82b is shown.

【0039】次いで、評価関数Jeを、Then, the evaluation function J e is

【0040】[0040]

【数2】 [Equation 2]

【0041】とおく。Let us say that.

【0042】そして、評価関数Jeを最小にするフィル
タ係数wmを求めるため、本実施例ではLMS適応アル
ゴリズムを用いる。つまり、評価関数Jeを各フィルタ
係数wm iの近似した瞬時勾配値で当該フィルタ係数wmi
を更新する。
In order to find the filter coefficient w m that minimizes the evaluation function J e , the LMS adaptive algorithm is used in this embodiment. That is, the filter function w mi is an instantaneous gradient value obtained by approximating the evaluation function J e with each filter coefficient w m i.
To update.

【0043】そこで、式(2)より、Therefore, from equation (2),

【0044】[0044]

【数3】 (Equation 3)

【0045】となるが、式(1)より、From equation (1),

【0046】[0046]

【数4】 [Equation 4]

【0047】となるから、この式(4)の右辺をrlm(n
-i)とおけば、フィルタ係数の書き換え式は次の式
(5)で与えられる。
Therefore, the right side of this equation (4) is r lm (n
-i), the filter coefficient rewriting formula is given by the following formula (5).

【0048】[0048]

【数5】 (Equation 5)

【0049】ここで、μはステップサイズと呼ばれる定
数であり、適応フィルタの収束速度と収束精度を左右す
るパラメータである。
Here, μ is a constant called a step size, and is a parameter that influences the convergence speed and convergence accuracy of the adaptive filter.

【0050】即ち、収束速度を追求するには、収束可能
な範囲にパラメータμを大きくすればよいが、収束後の
精度を考慮に入れると、パラメータμを総合的に選択す
る必要がある。特に、ミシンの往復回転運動による振動
に対しては、短時間の間に振動を抑えなければならない
ので、収束速度が要求されると考えられる。
That is, in order to pursue the convergence speed, it is sufficient to increase the parameter μ within a converging range, but in consideration of the accuracy after convergence, it is necessary to comprehensively select the parameter μ. In particular, with respect to the vibration due to the reciprocating rotary motion of the sewing machine, it is necessary to suppress the vibration in a short time, and therefore it is considered that the convergence speed is required.

【0051】以上のように、推定したフィルタ係数w1n
w2n ・・・ wMnを図3の適応フィルタに伝送して、出力デ
ジタル信号y1(n), y2(n)を生成する。該デジタル信号y1
(n),y2(n)はD/A変換部106及びアンプ108によ
りD/A変換、増幅され、圧電アクチュエータ74a,
74bの駆動信号として印加され、各圧電アクチュエー
タ74からはミシンの上軸31の回転等から生じたベッ
ド部分20上の振動を打ち消すための制御振動が発生さ
れる。
As described above, the estimated filter coefficient w 1n
w 2n ... W Mn are transmitted to the adaptive filter of FIG. 3 to generate output digital signals y 1 (n) and y 2 (n). The digital signal y 1
(n), y 2 (n) is D / A converted and amplified by the D / A converter 106 and the amplifier 108, and the piezoelectric actuator 74a,
A control vibration for canceling the vibration on the bed portion 20 caused by the rotation of the upper shaft 31 of the sewing machine is generated from each piezoelectric actuator 74.

【0052】図3に示すデジタルフィルタ102の係数
lmjは予め求められるものである。即ち、電気回路、
振動検出センサ82及び圧電アクチュエータ74も含め
た各制御アクチュエータから振動を低減する各振動検出
センサ82までの相互伝達関数を求めるものである。デ
ジタルフィルタ102にはFIRフィルタが主に使われ
る。
The coefficient c lmj of the digital filter 102 shown in FIG. 3 is obtained in advance. An electric circuit,
The mutual transfer function from each control actuator including the vibration detection sensor 82 and the piezoelectric actuator 74 to each vibration detection sensor 82 that reduces vibration is obtained. An FIR filter is mainly used as the digital filter 102.

【0053】次に、実施例の動作を説明する。Next, the operation of the embodiment will be described.

【0054】モーターを始動させると、エンコーダー出
力及びタイミングパルスが同期信号発生装置60に入力
され、同期信号xが出力され、制御システム80に供給
される。
When the motor is started, the encoder output and the timing pulse are input to the synchronizing signal generator 60, and the synchronizing signal x is output and supplied to the control system 80.

【0055】制御システム80において、同期信号xは
フィルタLPF105、A/D変換器104を介してデ
ジタルフィルタ102及び適応フィルタ103に供給さ
れる。この内、デジタルフィルタ102は、入力した同
期信号xを用いて、前記式(4)に係るフィルタ処理され
た同期信号rlmをセンサ、アクチュエータ間の伝達関数
lmに対応して演算し、その信号rlmを制御部101に
出力する。
In the control system 80, the synchronizing signal x is supplied to the digital filter 102 and the adaptive filter 103 via the filter LPF 105 and the A / D converter 104. Of these, the digital filter 102 uses the input synchronizing signal x to calculate the filtered synchronizing signal r lm according to the equation (4) in correspondence with the transfer function c lm between the sensor and the actuator, and The signal r lm is output to the control unit 101.

【0056】一方、振動センサ82a、82bはその位
置に残留している振動を検知し、その振動に応じた誤差
信号e1、e2を制御システム80に出力する。制御シス
テム80では、入力した誤差信号e1、e2がアンプ10
8、低域通過フィルタLPF105、A/D変換器10
4を介して制御部101に送られる。
On the other hand, the vibration sensors 82a and 82b detect the vibration remaining at that position and output error signals e 1 and e 2 corresponding to the vibration to the control system 80. In the control system 80, the input error signals e 1 and e 2 are input to the amplifier 10
8, low-pass filter LPF105, A / D converter 10
4 to the control unit 101.

【0057】制御部101では、各入力信号を用いて前
記式(5)に基づくフィルタ係数の更新演算が行われ
る。つまり、現時点のサンプリング時刻nにおけるフィ
ルタ係数wmi(n)に、評価関数、即ち各振動センサ82
a、82bからの残留振動に相当する誤差信号el(n)に
二乗平均が最小になる方向のフィルタ係数毎に演算さ
れ、サンプリング時刻(n+1)において設定されるべきフ
ィルタ係数wmi(n+1)が得られる。それで、制御部10
1は演算値wmi(n+1)に応じた制御信号を適応フィルタ
103に出力する。このため、適応フィルタ103にお
ける各フィルタの係数は、サンプリング時刻(n+1)で
は、新しく演算されたフィルタ係数wmiに更新される。
このように制御部101によって評価関数Jeを最小に
するように、所定サンプリング時間毎にフィルタ係数の
更新が繰り替えられる。
In the control section 101, the filter coefficient update calculation is performed based on the equation (5) using each input signal. That is, the evaluation function, that is, each vibration sensor 82, is added to the filter coefficient w mi (n) at the current sampling time n.
The error signal e l (n) corresponding to the residual vibration from a and 82b is calculated for each filter coefficient in the direction in which the root mean square becomes the minimum, and the filter coefficient w mi (which should be set at the sampling time (n + 1)) n + 1) is obtained. Therefore, the control unit 10
1 outputs a control signal corresponding to the calculated value w mi (n + 1) to the adaptive filter 103. Therefore, the coefficient of each filter in the adaptive filter 103 is updated to the newly calculated filter coefficient w mi at the sampling time (n + 1).
In this way, the control unit 101 repeats the update of the filter coefficient every predetermined sampling time so as to minimize the evaluation function J e .

【0058】それで、適応フィルタ103内の各フィル
タは、その時点で設定されているフィルタ係数によっ
て、入力する同期信号xとwmiとのベクトル演算を行っ
て出力値y1、y2を求め、この値を駆動信号としてD/
A変換器106、低域通過フィルタLPF105及びア
ンプ108を介してアクチュエータ74a、74bにそ
れぞれ出力する。
Then, each filter in the adaptive filter 103 performs vector operation of the input synchronizing signals x and w mi by the filter coefficient set at that time to obtain output values y 1 and y 2 , This value is used as a drive signal for D /
It outputs to the actuators 74a and 74b via the A converter 106, the low pass filter LPF 105, and the amplifier 108, respectively.

【0059】これによって、各アクチュエータ74a、
74bは入力信号y1、y2に応じた制御振動を発生する
から、この発生した振動出力は予め推定してある伝達関
数clmに対応したベッド上で伝搬し振動を形成する。こ
のため、制御収束後においては、配置された振動センサ
のベッド上の局所範囲における振動と制御振動とが干渉
して殆ど相殺され、残留振動が著しく低減することにな
る。このとき、モーター回転によって振動の変化が起こ
っても、この変化を同期信号xが確実に追従して検出す
るので、上記振動が確実に低減される。
As a result, each actuator 74a,
Since 74b generates control vibrations according to the input signals y 1 and y 2 , the generated vibration output propagates on the bed corresponding to the transfer function c lm estimated in advance and forms vibrations. Therefore, after the control is converged, the vibration in the local range on the bed of the arranged vibration sensor and the control vibration interfere with each other and are almost cancelled, and the residual vibration is significantly reduced. At this time, even if a change in vibration occurs due to the rotation of the motor, the change is reliably detected by the synchronization signal x, so that the above-mentioned vibration is reliably reduced.

【0060】また、図5に示した振動評価用の振動セン
サは固定式に拘らずベッド上で移動してもよい。
The vibration sensor for vibration evaluation shown in FIG. 5 may move on the bed regardless of the fixed type.

【0061】尚、前記実施例では制御振動源としてのア
クチュエータ及び振動センサをそれぞれ2個設けた場合
を説明したが、必ずしもこれに限定されることなく、例
えば、アクチュエータ3個及び振動センサ3個の構成も
採り得る。
In the above embodiment, the case where two actuators and two vibration sensors are provided as control vibration sources has been described. However, the invention is not necessarily limited to this. For example, three actuators and three vibration sensors may be used. A configuration can also be adopted.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のミシンの振動制御装置は、モーター等の動力伝達
装置が作動して動力が伝達され、上軸の回転や針棒の上
下往復運動等によってミシン本体上で振動が生じる際、
発生された同期信号と複数の振動検出手段の検出値と伝
達関数設定手段により設定され相互干渉伝達関数とを用
いて、各振動検出手段の検出値、即ちミシン本体上の複
数箇所の振動が同時に最小になるように制御振動を発生
させる複数の制御振動発生手段を作動させ、前記ミシン
本体上での振動を能動的に低減することができる。ま
た、ミシンの上軸の回転が一定である場合、ミシン本体
上での振動が熱現象及び外乱等によって変化する場合で
も、この可変系の振動に的確に追従でき、振動を低減す
ることができる。
As is apparent from the above description, in the vibration control device for a sewing machine of the present invention, the power transmission device such as a motor operates to transmit power, thereby rotating the upper shaft and vertically reciprocating the needle bar. When vibration occurs on the body of the sewing machine due to movement, etc.,
Using the generated synchronization signal, the detection values of the plurality of vibration detection means, and the mutual interference transfer function set by the transfer function setting means, the detection values of each vibration detection means, that is, the vibrations at a plurality of points on the sewing machine main body are simultaneously detected. It is possible to activate a plurality of control vibration generating means for generating control vibration so as to minimize the vibration, and actively reduce the vibration on the sewing machine main body. Further, when the rotation of the upper shaft of the sewing machine is constant, even if the vibration on the main body of the sewing machine changes due to a thermal phenomenon or a disturbance, it is possible to accurately follow the vibration of this variable system and reduce the vibration. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の電気的制御構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an electrical control configuration of the present invention.

【図2】同期信号を発生させる回路の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a circuit that generates a synchronization signal.

【図3】振動制御システムの構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a vibration control system.

【図4】実施例を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an embodiment.

【図5】本発明に係るミシン本体の内部構成図である。FIG. 5 is an internal configuration diagram of a sewing machine main body according to the present invention.

【図6】ミシンの外観図である。FIG. 6 is an external view of a sewing machine.

【図7】従来のミシン本体の内部構成図である。FIG. 7 is an internal configuration diagram of a conventional sewing machine main body.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 上軸 60 同期信号検出装置 74 圧電アクチュエータ 76 バネ 78 錘り 80 制御ボックス 82 振動検出センサ 101 制御部 31 upper shaft 60 synchronization signal detecting device 74 piezoelectric actuator 76 spring 78 weight 80 control box 82 vibration detection sensor 101 control unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ミシンの上軸の回転に同期する同期信号
を発生する同期信号発生手段と、 前記上軸の回転や針棒の上下往復運動等によりミシン本
体上の複数箇所で生じた振動を同時に検出する複数の振
動検出手段と、 前記ミシン本体上の複数箇所で生じた振動を同時に打ち
消すための制御振動を発生可能な複数の制御振動発生手
段と、 前記ミシンの機械系部品や制御用の電気部品等の特性や
相互干渉特性を示す伝達関数を予め設定する伝達関数設
定手段と、 前記同期信号発生手段から発生した同期信号、前記伝達
関数設定手段によって設定された伝達関数及び前記各振
動検出手段が検出した複数検出信号に基づき、前記各振
動検出手段が検出する複数振動が同時に最小となるよう
に前記各制御振動発生手段を制御する複数の振動制御手
段とを備えたことを特徴とするミシンの振動制御装置。
1. A synchronization signal generating means for generating a synchronization signal in synchronization with the rotation of the upper shaft of the sewing machine, and vibration generated at a plurality of points on the main body of the sewing machine due to the rotation of the upper shaft and the vertical reciprocating motion of the needle bar. A plurality of vibration detection means for detecting at the same time, a plurality of control vibration generating means capable of generating a control vibration for canceling the vibration generated at a plurality of locations on the sewing machine main body at the same time, for the mechanical system parts and control of the sewing machine Transfer function setting means for presetting a transfer function indicating characteristics of electric parts or mutual interference characteristics, a synchronization signal generated from the synchronization signal generating means, a transfer function set by the transfer function setting means, and each of the vibration detections. A plurality of vibration control means for controlling each of the control vibration generating means based on a plurality of detection signals detected by the means so that the plurality of vibrations detected by each of the vibration detecting means are simultaneously minimized; Vibration control device of the sewing machine, characterized in that it includes.
【請求項2】 前記同期信号発生手段、各振動検出手段
及び各制御振動発生手段を、前記ミシン本体のベッド部
分に設けたことを特徴とする請求項1に記載のミシンの
振動制御装置。
2. The vibration control device for a sewing machine according to claim 1, wherein the synchronization signal generating means, each vibration detecting means and each control vibration generating means are provided in a bed portion of the sewing machine main body.
【請求項3】 前記同期信号発生手段を前記ベッド部分
の上面に支持する一方、前記各制御振動発生手段を、そ
れぞれ前記ベッド部分の下面とその下面に向かって弾発
付勢された錘りとの間に圧入配置したことを特徴とする
請求項2に記載のミシンの振動制御装置。
3. The synchronizing signal generating means is supported on the upper surface of the bed portion, while the respective control vibration generating means are respectively a lower surface of the bed portion and a weight elastically urged toward the lower surface thereof. The vibration control device for a sewing machine according to claim 2, wherein the vibration control device is press-fitted between the two.
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