JPS5946624B2 - ミシンの速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はミシンの速度制御装置に関するもので、低速か
ら高速までのすべての制御領域においてミシン負荷の変
動や電源の移動を補償して安定したミシン運転が出来る
ようにした速度制御装置を提、供しようとするものであ
る。

従来この種の制御装置は高速制御領域においては速度変
動に対するフィードバック量が多くその制御性は良いが
、特に極低速制御領域においてはフィードバック量が少
いためにミシン負荷変動に対する補償が充分でなく、ま
た電源電圧の変動に対する速度変動が大きいなどの欠点
があり、しかもこれらを改善するための装置は複雑とな
り高価なものであつた。

本発明はこれらの欠点をなくした制御性の良い制御装置
を比較的簡単な回路を用いて安価に提供しようとするも
のである。

以下本発明の実施例を図によつて説明すると、第１図は
制御回路図で、図中ｅは交流電源、Ｍはミシンモータ、
Ａｒはその電機子、Ｓｔは同様にその界磁コイル、Ｄ１
、Ｄ、は該ミシンモータヘの電流供給用のダイオード、
ＳＣＲ、ＳＣＲは同様に電流供給用のサイリスタで、こ
れらＤ、、Ｄ、、ＳＣＲ、ＳＣＲは全波整流ブリッジを
構成している。

Ｄ２はダイオードで界磁コイルＳｔと並列に且つ前記全
波整流ブリッジよりのモータ供給電流を阻止する方向に
接続されていて、サイリスタＳＣＲ、ＳＣＲが点弧状態
から遮断状態に移行したときに、引続く短時間励磁を継
続させるために界磁コイルＳｔの保持電流回路を構成し
ている。Ｄ３はフリーホィールダイオードである。サイ
リスタＳＣＲ、ＳＣＲの点弧は後記する演算増巾器０Ｐ
４の出力によつて点灯するところの発光ダイオードＬＥ
Ｄの光をホトトランジスタＰＴｒ、が受けて制御される
。Ｒ１、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は抵抗、Ｄ４、Ｄ４はダイオ
ード、ＺＤ、は電源電圧変動補償用のツェナーダイオー
ドである。Ｔは降圧トランス、ダイオードＤ５〜Ｄ５は
全波整流回路を構成している。Ｄ６はダイオード、Ｃｌ
は平滑用コンデンサ、Ｒ４は抵抗、ＺＤ２は電源電圧変
動を補償して接続点Ｃ、Ｄ間を定電圧にするためのツェ
ナーダイオードである。ＯＰ、はオープンコレクタの演
算増巾器で反転入力端子（−）に接続点Ｃ、Ｄ間の一定
電圧を抵抗Ｒ５、Ｒ６で分圧して受け、非反転入力端子
…にダイオードＤ５〜Ｄ５を介する全波整流電圧を抵抗
Ｒ７，Ｒ８で分圧して受けている。そしてこれら各抵抗
Ｒ５〜Ｒ８の抵抗値の相互関係はＲ８のみを著しく大に
して他は同等とし、よつて電源周期のＯ〜πの殆どを演
算増巾器０Ｐ１の（ト）側を（−）側より大にしている
。ＺＤ３は該演算増巾器の保護用のツエナーダイオード
である。０Ｐ２は演算増巾器で非反転入力端子（ト）に
ミシンコントローラを構成する可変抵抗Ｒ９から接続点
Ｃ，Ｄ間の分電圧を受け、該可変抵抗は接触子ＣＯＮＴ
を図の上方に移動させるとモータ回転を上昇させ、最下
方に移動させると停止させるものである。

前記演算増巾器０Ｐ，の出力側は抵抗ＲｌＯを介して接
続点Ｃと接続され、低抵抗Ｒｌｌ及びコンデンサＣ２を
介して接続点Ｄと接続されている。前記演算増巾器０Ｐ
２の出力側はその反転入力端子（−）に接続されるとと
もにダイオードＤ７、抵抗Ｒｌ２を介して前記抵抗Ｒ１
ぃコンデンサＣ２の接続点に接続されている。これら演
算増巾器０Ｐ１と０Ｐ２とコンデンサＣ２等は接触子Ｃ
ＯＮＴの移動によつて第２図ａ図示のＪ１〜Ｊ４の三角
波（完全な直線ではない）を演算増巾器０Ｐ１の出力側
に形成して演算増巾器０Ｐ４の非反転入力端子（ト）に
入力する。即ち演算増巾器０Ｐ１は電源ｅが時間ｔに関
してＯの時点から若干過ぎると出力し、よつてコンデン
サＣ２は抵抗ＲｌＯ，Ｒｌｌを介して充電を開始し再び
Ｏに戻る時間πの若干手前で出力を停止し、よつてこの
とき低抵抗Ｒｌｌ、演算増巾器０Ｐ１を介して急速に放
電する。演算増巾器０Ｐ２は接触子ＣＯＮＴが第１図の
上方に移動するとともに（ト）側入力を増大させ、その
出力が増大してコンデンサＣ２の充電速度を速めるとと
もに充電々位を増大させて電圧Ｊ１からＪ４へと三角波
を増大させる。０Ｐ３は演算増巾器でその非反転入力端
子…に接続点Ｃ，Ｄ間電圧を抵抗Ｒｌ３，Ｒ，４で分圧
して受け、反転入力端子（−）が接触子ＣＯＮＴに接続
されていてその出力は該接触子が第１図の最下方のとき
に高レベル、それ以外のとき即ちコントローラ（図示せ
ず）を操作したときに低レベルとなして演算増巾器０Ｐ
４の反転入力端子に入力して該操作時のみ該端子の後記
する制御信号Ｆ（１）を有効にする。

Ｒ，５は抵抗、Ｄ８はダイオードである。演算増巾器０
Ｐ４の出力信号Ｅは抵抗Ｒｌ５を介して発光ダイオード
ＬＥＤを点灯してホトトランジスタＰＴｒｌを動作させ
てその点灯位相によつてサイリスタＳＣＲ，ＳＣＲを位
相制御するようになつている。第３図は第１図の回路と
組合せて用いられ、モータＭの接地レベルＢに対する端
子電圧信号Ａと演算増巾器０Ｐ４の出力信号Ｅとの信号
の組合わせ条件によつてその出力Ｆを演算増巾器０Ｐ４
の（−）端子に入力して該演算増巾器を動作させる回路
例であり、Ｔｒはトランジスタ、Ｒｌ７〜Ｒ２Ｏは抵抗
、ＺＤ４はトランジスタＴｒの保護用のツエナーダイオ
ード、Ｄ，はダイオード、Ｃ３はコンデンサである。

次に第１図と第３図で構成される制御回路における動作
を説明すると、コントローラ可動接触子ＣＯＮＴを操作
しないとき即ち図の最下位にあるときは演算増巾器０Ｐ
２は出力０で、よつて演算増巾器０Ｐ１，０Ｐ４も出力
０となり、ホトトランジスタＰＴｒ，は動作せず、モー
タＭは停止している。

可動接触子ＣＯＮＴを若干図の上方に移動させると、電
源ｅがＯの時点から若干過ぎた第２図ａのＴ，時点で演
算増巾器０Ｐ１が出力し、更に演算増巾器０Ｐ２は比較
的低レベルで出力し、コンデンサＣ２は第２図ａの三角
波Ｊ１の傾斜をもつて充電される。そして電源電圧ｅが
つぎのＯとなる時点πの若干手前の時点Ｔ２で急速に放
電して三角波Ｊ，を形成する。演算増巾器０Ｐ４はこの
とき（−）端子が演算増巾器０Ｐ３の出力のみを受けて
いるならば出力するが、その出力Ｅが第３図の回路を経
て←）端子にフイードバツクされているので該←）端子
の電位を以下に述べる如く押上げる。即ち時点Ｔ，にお
いては以下の説明の発光ダイオード点灯前の状態である
のでサイリスタＳＣＲ，ＳＣＲは点弧していない。よつ
て電位Ｅはその後の点弧位相に至るまで、０レベルでト
ランジスタＴｒは不動作であり、この不動作を条件とし
ているところのモータＭの端子電圧Ａ即ちモータ速度起
電力のみを平均化した一定レベルにコンデンサＣ３が充
電される。この充電電圧は第２図ａ（７）Ｆ１であり、
実線で示すこれらＦ１〜Ｆ４は後記する如くモータ速度
が上昇したときに、図の如く電位が上昇することを示し
ている。電位Ｆ１とＪ，とは演算増巾器０Ｐ４で比較さ
れて電位Ｊ，の方が大であるところの第２ａ図の斜線で
示す期間において第２ｂ図の如くＥ，信号を端子Ｅに出
力して該信号の立上りにおいてホトトランジスタＰＴｒ
，が動作して該期間の点弧角をもつてサイリスタＳＣＲ
，ＳＣＲが点弧され、モータＭが低速回転する。第４図
のＥは第２図ｂの例えば信号Ｅ１が電源ｅの半波毎に発
生することを示したものであり、ＡはモータＭがサイリ
スタＳＣＲ，ＳＣＲの信号Ｅによる点弧とその消弧期間
においては速度起電力を発生していることを示している
。

つぎに接触子ＣＯＮＴを第１図の上方に移動させると例
えば三角波はＪ２となり、速度電圧Ｆ，との交点はより
時点Ｔ１に近くなり、サイリスタＳＣＲ，ＳＣＲの点弧
角は大になる。そしてモータＭは回転速度が上昇して該
各サイリスタが速度電圧Ｆ２との交点で定まる信号Ｅ２
で点弧されて制御される速度となる。ミシンの負荷変動
に対しては例えば負荷が重いことによるモータ速度の低
下は速度起電力Ａと比例する電圧Ｆを低下させて三角波
Ｊとの交点をなすところの信号Ｅの立上り時点を速めて
サイリスタＳＣＲ，ＳＣＲの点弧角を大にしてモータト
ルクを増大させ、いわゆるフイードバツク効果をもたら
す。第５図は第３図とは別の回路例で第１図の回路と組
合わせて用いられ、第３図が端子ＡにモータＭの速度起
電力を入力しているのに対して、ホトトランジスタＰＴ
ｒ２を含みミシンに取付けてある回転速度検出部がミシ
ン回転に比例した周期の光を受けて該ホトトランジスタ
を動作させるようになつている。

第６図は前記回転速度検出器を設けたミシンの概略図で
、１はミシン上軸、２はミシン本体に固定されたホトイ
ンタラプタで第５図のホトトランジスタＰＴｒ２を含む
。

３は遮光板で複数個の切溝４を有して該溝が対向する毎
にホトトランジスタＰＴｒ２は動作するようになつてい
る。

第５図において、Ｖｃｃは制御用の直流電源、０Ｐ５は
演算増巾器、Ｒ２ｌ，Ｒ２２，Ｒ２３は抵抗で、端子Ｄ
は第１図の端子Ｄと接続され、これらはホトトランジス
タＰＴｒ２とともにシユミツト回路を構成し、ホトトラ
ンジスタＰＴｒ２のエミツタ電圧Ｇは第７図Ｇに示す如
く遮光板３の溝４幅に関する略矩形波をなし、図の右側
に行くに従つて矩形巾と周期とが小になつているのは、
第１図の接触子ＣＯＮＴが順次上方に移動されてモータ
回転が上昇した場合を示しているものである。そしてコ
ンデンサＣ４を介する電圧Ｈは第７図のＨの如く電圧Ｇ
の立上りと立下りとのそれぞれの微分値となる。０Ｐ６
は演算増巾器、ＤｌＯ，ＤｌｌはダイオードＲ２４，Ｒ
２５は抵抗、Ｃ５はコンデンサで、これらは前記コンデ
ンサＣ４を含み周波数一電圧変換器をなし、即ち電圧Ｈ
は第７図の如く積分されてモータ速度に比例した大きさ
になる。

その各値は第２図ａの１〜１４等で示される。端子１は
第１図の端子１に接続される。第５図の回路を用いるこ
とにより、第３図の場合と異りモータＭの速度起電力を
用いていないので使用モータの種類や構造、特性に限定
されることなく各種モータに共通の回路定数となし得、
また回路がモータ端子Ｂに接続されていないので端子Ｃ
，Ｄを含むこれら制御部がモータ電源と隔離されて、そ
の絶縁が簡略化し得るものである。本発明は以上の如く
、コントローラＣＯＮＴの操作によつて制御される演算
増巾器０Ｐ４の…入力Ｊ１〜Ｊ４が電源周期に従い、そ
の位相０附近の０電位から出発して殆ど位相πの近くま
でほぼ直線的な傾斜で上昇し互いにその傾斜を異にする
ものであり、一方ミシン回転数に関連する（−）入力Ｆ
１〜Ｆ４または１１〜４は同様に速度０のときをＯとし
て速度に比例して上昇するものであるから、これら入力
（ト）と←）の交点はサイリスタＳＣＲの点弧角を広範
囲に制御し得、またこれら電圧比較においてモータ速度
に比例する電圧のみを用いていて即ち電源電圧が含まれ
ていないので比較の感度が良く、特に極低速においては
（ト）入力Ｊ，が傾斜が小であるのでミシン負荷の変動
によるわずかな回転数の変化も点弧位相を大巾に変える
ので一般にミシンにおいては特に低速制御性を重要視さ
れるものであるが、この場合のフイードバツク効果が顕
著であり、制御性は著しく向上し、回路構成は比較的簡
単であり、すぐれた制御装置となし得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す速度制御回路図、第２図
は第１図における端子Ｆ，Ｉ，Ｊ，Ｅの各電圧波形、第
３図は第１図の端子Ｅ，Ｆと相互に接続されて使用され
る回路図、第４図はその各部電圧波形、第５図は第３図
に変えて使用される別実施例の回路図、第６図は本発明
に係わるミシンの概略図、第７図は第５図の各部電圧波
形である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ サイリスタを用いてミシンモータの速度を制御する
   装置において、交流電源の周期と同期した三角波電圧を
   発生する三角波電圧発生部と、コントローラの操作に応
   じて前記三角波発生部における三角波電圧の傾斜部のレ
   ベルを増減して三角波電圧の形状をコントローラの速度
   指定に対応せしめる速度指定部と、ミシンの上軸回転数
   に応じたレベルの電圧をとり出す速度電圧供給部と、前
   記速度指定に対応した三角波電圧の傾斜部レベルと速度
   電圧供給部の電圧レベルとを比較してその交点の位相を
   検出する比較器と、前記検出位相に基づいて前記サイリ
   スタを点弧する点弧装置とを設けてなるミシンの速度制
   御装置。