JPS58173587A - ミシン速度設定装置 - 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】 本発明は工業用ミシンの速度設定装置、特にミシンペダ
ルを最大に踏み込んだ時の最高速度制限手段に係る。

近年、ミシンの制御分野に於て、マイクロコンピュータ
（以下マイコンという）あるいはメモＩＪ、ＩＣなどの
電子部品を駆使したものが製品化されて来ており、特に
その速度制御の分野に於て、上記電子部品を駆使したい
わゆるデジタル制御方式も開発され始めており、その制
御技術の発展は目ざましいものがある。本発明は、この
デジタル制御方式を基本としている。

ミシンの速度制御は、ミシンペダルの踏み込み量に応じ
た可変速制御が基本となる。すなわち、ミシンが中立位
置にある時は、ミシンは停止しており、少し踏み込むと
低速で回転をはじめ、深く踏み込む程高速になるような
可変速制御が一般的である。従って前記ペダルをいっば
いに踏み込んだ状態に於て、ミシンは最高速度で回転す
ることになる。

一方、上記最高速度は作業者の熟練度に応じて、あるい
は直線縫い５曲線縫いなどの縫工程に応じて、さらに目
とび、バンカリング、針の加熱にもとづく糸切れ防止な
どの対策として、容易に可変できることが望まれている
。

後述するように工業用ミシンを駆動するモータは一般に
電磁クラッチ・ブレーキを内蔵した誘導電動機であり、
誘導電動機は定速回転し、電磁クラッチ・ブレーキを電
子制御することによって可変速制御を行う。今、縫製物
の種類によって、例えば革や厚物縫製に於ては、低速で
高トルクを必要とするので４極モータを、一般縫製に於
ては高速を必要とするので、２極モータを使用するのが
一般である。４極モータに適用する場合と２極モータに
適用する場合、当然前記最高速度の設定値は変えなけれ
ばならない。

本発明はこのように適用モータの種類が異った場合にも
スイッチの切り替えのみで最高速度の設定変えができ、
制御部の共用化を可能にしたミシン速度設定装置を提供
せんとするものである。

以下、本発明の実施例を図に従って説明する。

第１図は、本発明の基本ブロック図を示し、１は速度設
定機構を示し、図示しないペダルによる可変速を行うだ
めの可変速度設定要素７及びスイッチ等によりペダルに
無関係な速度を規定するだめの規定速度設定要素１６と
より構成されている。

２は速度制御機構を示し、マイコン８と、その出力で駆
動されるドライバ９，１ｏを含んでいる。

３はモータであり、通常誘導電動機であり、図示しない
電源スィッチがオンである限り定速回転を行う。４は駆
動機構であり、クラッチ１１及びブレーキ１２を含んで
おり、前記モータ３の出力を加減速運転を可能ならしめ
る。６はミシンであり、前記駆動機構の出力で運転され
る。６は速度検出機構であり、ミシン軸に取りつけられ
た周波数発電機１３とシュミットトリガ回路等に依る波
形整形器１４を含んでおり、ミシンの速度に応じた周波
数のパルス列を発生し、前記マイコン８に入力される。

以上の如く構成されたシステムに於て、動作は以下の如
く行なわれる。前述の様に、ミシンペダルが踏み込まれ
ると、その踏み込み量に応じた速度設定信号Ｖｓが可変
速度設定要素７よりデジタルデータとしてマイコン８に
入力され、該マイコン８は、ミシンペダルが踏み込まれ
たことを確認し、ドライバ９を介してクラッチコイル１
１を励磁し、モータ３の回転力がベルトを介してミシン
６に伝達され、ミシン６は起動される。

このようにして、ミシン５が起動されると、ミシン軸に
取りつけられた周波数発電動１３は、ミシンの回転速度
に従う周期をもったパルス信号を発生し、さらに波形整
形器１４により方形波に波形整形され、ミシン速度を示
す周期をもったノ（ルス列ｖＦがマイコン８にフィード
バックされることになる。前記速度設定信号Ｖｓに対し
、速度が上昇しすぎだ場合は、ドライバ１ｏを介してブ
レーキコイル１２が励磁され、ミシン６は減速されるよ
うに作用し、このようにクラッチコイル１１あるいはブ
レーキコイル１２を励磁制御することにより、前記速度
設定信号に従ったミシン回転速度が維持されることにな
る。

ここで、マイコン８の演算式に基づく速度制御機能につ
いて第２図〜第４図に従い以下に述べる。

マイコンは最低速度運転の場合は第２図に示すように、
下記演算式に従い演算を行なっている。

ＴＢＣ＝　ａＴｙ−ｂ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（１）但しａニゲイン定数 ｂ：定数 ＴＢＣ：結果が正の場合クラッチオン時間を、負の場合
ブレーキオン時間を示す。

ＴＦ：周波数発電機のパルス列周期 まず、周波数発電機１３からのパルス列区間を実測し、
（１）式により演算を行なった後、次のパルス列区間の
うち、演算により得られた時間ＩＴＢｃＩのみクラッチ
まだはブレーキコイルを励磁するよう作用し、以下順送
りにこれを繰り返すことにより速度制御がなされる。通
常、ミシン負荷が一定している安定運転では図のα点で
駆動される。この時のクラッチコイル１１に流れる電流
の状態を第３図に実線で示す。

ここで、（１）式におけるゲイン定数ａは系のゲインを
決定するものである。すなわち、ａが犬なるときは、わ
ずかの周期’ｒｙの変動によっても大きく、クラッチ（
またはブレーキ）コイルの投入割合が変化し、従って系
のゲインは高くなるという具合に作用する。

寸だ、定数すの大きさにより速度調整が可能である。す
なわち、ｌｂｌが小さくなった場合（第３図破線で示す
）、まずクラッチの投入割合が増加し、β点に移行しよ
うとするが、同時に速度が上昇し所定の投入割合に減じ
た１点で安定するように動作が行なわれる。この時の、
クラッチコイル１１に流れる電流の状態を第３″図に破
線で示す。

この様にして、最低速度における定速度制御がなされる
。一方、中速度〜高速度運転は前記周波数発電機１３の
パルス列をマイコン８のソフトウなわち、前述のように
して得られた最低速度を８１とじ分局比を１／Ｎとし、
かつ系のゲインが回転数変化によるミシン負荷変動を無
視できる程充分高ければ、速度Ｓは下式で表わされる。

５＝ＮＳ＋　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（２）（但しＮ＝１．２．３・
・・・・・） ここで、第１図における可変速度設定要素７からの速度
設定信号Ｖｓに従い（２）式のＮを切り換えることによ
り、速度Ｓを段階的に切り換えることができる。すなわ
ち、前記速度設定信号ＶＳが４ビツトのデータとしてマ
イコン８に入力されると、マイコン８は内部ＲＯＭにあ
らかじめ設定されているいわゆるＲＯＭテーブルの内容
に従って上記４ビツトのデータを（２）式のＨに変換し
、分周を行なうように作用する。従って、上記ＲＯＭを
嫡出に構成することにより、第４図の“■”あるいは■
”に示すような速度曲線を種々選定できる。

以上が前記可変速度設定要素７からの速度設定信号ＶＳ
に従った通常の制御であるが、次に第１図に於ける規定
速度設定要素１６について以下第１図に従い述べる。

規定速度設定要素１６は後述するように３ビツトのコー
ドスイッチによる速度選定手段と、別のスイッチによる
高速・低速切替手段とを含んだ回路で構成され、その動
作は、以下の如く行なわれる。

まず、規定速度設定要素１６から最高速度設定信号ｖＨ
が、後述のコードスイッチＳと別のスイッチＷとにより
４ビツトの信号としてマイコン８に入力されると、前記
可変速度設定要素７からの４ビツトの可変速度設定信号
Ｖｓに従ってあらかじめ指定されている前記マイコン内
蔵のＲＯＭテーブルの前記Ｎ値を示すデータを上記規定
速度設定信号Ｖ）（に応じて選択し、該Ｎ値を用い、前
述の如く速度制御がなされることとなる。すなわちミシ
ンペダルの位置に従う可変速度設定信号Ｖｓが一定であ
っても、上記コードスイッチＳ及び別のスイッチＷに従
って前記Ｎ値すなわち速度設定値が選定可能となり、ミ
シンの最も深い踏み込み位置に於ける最高速度の調整、
さらには前記ミシンペダルの中間位置に於て前記ペダル
の踏み込み位置に対するミシン速度の関係の調整が可能
となるものである。

ここで、可変速設定要素７は、ミシンペダルの踏込量を
検出し、４ビツトの可変速度設定信号に変換するもので
あり、その構成はまず数ピットのスイッチによるロータ
リーエンコーダによるもの、あるいは数組の発光・受光
素子と、その間を通過しミシンペダルの移動に応じて上
記受光素子からの信号を変化させるようにした遮蔽板に
よる構成のもの、あるいは前記ミシンペダルの移動に応
じて磁石を移動させ、この移動量を感磁素子により検出
し、さらにム７４変換回路により数ビットの信号に変換
するように構成したものなど、種々の構成が考えられる
。

また前記規定速度設定要素１５と、前記マイコンに内蔵
されている前記Ｎ値への変換のだめのＲＯＭテーブル部
のさらに具体的な構成例を第５図に示す。

第５図に於て、Ｓはコードスイッチを示し、回転させて
切り換えるものが採用されているが、この場合、各々の
切り換わり境界で予期せぬデータとなり速度設定が異常
に変動してしまうことをなくするため、上記境界に於て
各ビットに対応したスイッチのうち一つのみが変化して
切換ってゆくようなグレイコードによるコードスイッチ
を使用している。まだＷは一極単投のスイッチであって
、」二記Ｓと同様にマイコンに入力される。これらスイ
ッチの構成例を下記の第１表に示す。

Ｒは前記スイッチＳまたはＷがオフの時に＋ＶＣＣにプ
ルアップするだめの抵抗を示し、インバ〜りＩＣを介し
てマイコン８に入力している。

ＲＯＭｏ〜ＲＯＭ＋ｓは前記Ｎ値への変換用ＲＯＭテー
ブルを示しており、そのアドレスとデータの構成を下記
の第２表に示す。アドレスはム０〜Ａｊ５まで４ビツト
で示され、デー□りはＮｏ　−Ｎ　＋　ｓの前記Ｎ値を
示す４ビツトデータとして各アドレスに対応させて割当
てられている。

また、１６は前記１チツプマイコン８に内蔵のデコーダ
を示しており、その出力は前記ＲＯＭテーブルのＲＯＭ
ｏ〜ＲＯＭ＋ｓの各セレクト端子に接続されている。

第１表 （○＝ＯＮ） 第２表 上記の如く構成されたＮ値への変換部の動作は以下の如
く行なわれる。まず、ミシンペダルが適当な踏み込み位
置にある場合、前記可変速度設定信号ＶＳが４ビツトデ
ータとしてデコーダ１６に入力され、前記データをデコ
ードし、出力００〜０１５のうちのいずれかをＨ”とし
、該“Ｈ”の出力に接続されるＲＯＭ０Ｍチルプル動に
する。

例えばペダルが最高に深く踏み込まれた場合にデコーダ
１６により０１５がＨ”になったとすｉｌば、ＲＯＭ＋
ｓ　が選定されることになる。さらに前記スイッチＳ及
びＷによる規定速度設定信号ＶＨが前記ＲＯＭテーブル
のアドレス入力として与えられ、前記Ｎ値に変換され、
前述したように速度制御が行なわれることとなる。例え
ば前記の如く、前記ペダルの最大踏込によりＲＯＭ＋ｓ
が選定されており、また前記スイッチＳ及びＷによる固
定速度設定信号がＡＯを示せば、Ｎ値として“ＮＯ”が
選定されるという具合に動作が行なわれる。

以上のようにして第６図に示すように、最高速度の調整
とともに、ペダルの踏込量に対するミシン速度を選定で
きることになる。前記ＲＯＭｏ〜ＦＩＯＭ＋ｓのデータ
内容を適当に構成することにより、第６図の速度ステッ
プは自由に設定できるととになる。

なお上記実施例は、４ビツトマイコンを使用した場合に
ついて述べたが、当然のことなから８ビツト、１６ピン
ト等他のマイコンを使用した場合膚 も本発明はｌ効である。また前記可変あるいは規定速度
設定要素からマイコンへの入力データの有効データへの
変換手段であるＲＯＭ部分を内蔵とせずマイコン外に設
けたもの、あるいは前記分周手段をマイコン外に設けた
ものなどもいずれも有効となるものである。

さらに前記規定速度設定要素１６の速度選定手段どして
実施例ではコードスイッチと別のスイッチによる構成を
示しだが、他に、発振器を備え、該発振器の周波数を可
変可能とし、前記マイコンにより発振周波数を実施し、
処理するよう構成したもの、あるいは、単安定マルチ回
路によりパルス幅を可変可能とし、前記マイコンにより
該パルス幅を実測し処理するようにしたものなど、いず
膚 れも本発明ば７効と々るものである。

以上述べたように、本発明はペダルを最大に踏み込んだ
時の最高速度制限値の調整を容易化したものであって、
例えば適用モニタが２極・４極等種類が異ってもスイッ
チの切り換えのみで、最高速度の設定変えができ、制御
部の共用化が可能となる。なお、実施例に於ては、コー
ドスイッチは３ビツトで、高低切り換えスイッチは単極
単投ステップの可変となっているが、スイッチのビット
数をあげることにより可変ステップ数を増すことは容易
である。また高低スイッチとして３点切り換えスイッチ
を採用することにより、高中低切り換えとすることも容
易であって、とれらはいずれも当発明に含まれるもので
ある。

以上述べた如く、本発明はシンプルな構成により、最高
速度の制限値切り換えを容易化したものであって、その
効果は非常に犬なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロック図、第２図は
速度制御の原理を表わす図、第３図は定速度運転に於け
るクラッチ電流波形を示す図、第４図はミシンペダル踏
込量に対するミシン回転速度の曲線の構成例を示す図、
第６図は規定速度設定要素の詳細と速度制御用データ゛
Ｎ”値への変換部の構成を示すブロック図、第６図は本
発明によるペダル踏込量に対するミシン速度の曲線の構
成例を示す図である。 １・・・・・・速度設定機構、２・・・・・・速度制御
機構、３・・・・モータ、４・・・・・駆動機構、６・
・・・・・ミシン、６・・・・・速度検出機構、７・・
・・・・可変速度設定要素、８・・・・・・マイコン、
１５・・・・・・規定速度設定要素。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 １２ｆ！１ 第４図 ミシ）イＦ）、冷込デ　→ 第５図 第６図 へ０クルめ贅

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　モータによりミシンを駆動する駆動機構と、
   ミシン軸の速度を検出する速度検出機構と、ミシン軸の
   速度を指令する速度設定機構と、前記速度検出機構の出
   力と前記速度設定機構の出力とを比較し、ミシン軸の回
   転を制御する速度制御機構とを備え、前記速度設定機構
   は、ミシンペダルの動きに対応する可変速度設定要素と
   、上記ミシンペダルの動きに無関係なスイッチ手段を含
   む規定速度設定要素とより構成し、この規定速度設定要
   素は前記可変速度設定要素にて設定される最高速度を制
   御すると共に、前記スイッチ手段により、その最高速度
   制限値を切り替え可能に構成したミシン速度設定装置。
2. （２）　　前記スイッチ手段により切り替え可能な最高
   速制限値は、前記モータの極数に対応させた特許請求の
   範囲第１項記載のミシン速度−設定装置。
3. （３）前記スイッチ手段により切り替え可能な最高速制
   限値に応じて、前記可変速度設定要素による速度設定値
   が変動するよう構成した特許請求の範囲第１項記載のミ
   シン速度設定装置。