JPS6111554B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電動機の速度制御装置に関する。

従来の電動機速度制御装置は所望の速度に対応
した設定速度信号と電動機の実際の速度に対応し
た速度信号とを比較して、電動機主回路に介在さ
れたサイリスタの導通角をその電動機の速度が設
定速度と一致する方向に変化するよう帰還制御す
る構成になつているのが一般的である。このよう
な方式の場合、従来では設定速度信号及び速度信
号は直流電圧のアナログ量で速度値を表現し、こ
れらをアナログ的に処理してサイリスタを点弧制
御すると云うアナログ回路方式であるため、温度
や電圧変動の影響を受けやすく、安定した回転速
度を得ることが困難であると云う欠点がある。

そこで、本発明は電動機をデイジタル回路によ
つて速度制御する構成とすることにより温度等に
よる影響を省き、以つて安定した回転速度が得ら
れると共に、所謂マイクロコンピユータによる速
度制御も可能になる電動機の速度制御装置を提供
することを目的とするものである。

以下、本発明をミシンモータに適用した一実施
例により図面を参照しながら説明する。尚、第１
図乃至第４図において、円形印内にａ，ｂ，ｃ，
……の符号を示しているが、これはそれらの同一
符号どうしのものが互に接続されていることを意
味するものである。第１図には電動機駆動回路１
が示され、第２図には温度制御回路が示されてい
る。上記電動機駆動回路１において、２は50Hzの
交流電圧を出力する交流電源３の一端に接続され
た一方の交流母線、４は電源スイツチ５を介して
交流電源３の他端に接続された他方の交流母線
で、これら両交流母線２，４間には二個のダイオ
ード６，７及び半導体スイツチ素子例えば二個の
サイリスタ８，９より成る整流ブリツジ回路１０
が接続され、これの直流出力端子間にはミシンの
主軸を駆動する電動機１１が接続されている。１
２は制御信号発生回路で、これはトランジスタ１
３、抵抗１４、バルストランス１５及びフリーホ
イールダイオード１６により構成され、ライン１
７を介してトランジスタ１３のベースに高レベル
の制御パルスＰ０をサイリスタ制御信号として受
けたときに、パルストランス１５を介してサイリ
スタ８，９の点弧パルスを供給し、これをオンさ
せるようになつている。１８は両交流母線２，４
間に接続された降圧トランスで、これの二次巻線
１９には全波整流回路２０が接続され、そしてそ
の全波整流回路２０から出力された直流電圧は安
定化回路２１により安定化されながら直流電圧＋
Vcc及び−Vbbとなつて速度制御回路等の各部の
直流電源入力部に供給されるようになつている。
２２は速度指令回路で、第４図に示す可動接片２
３ａ及びこれにより選択される高速設定用接点２
３ｂ、中速設定用接点２３ｃ、低速設定用接点２
３ｄを有し電動機１１を所望速度に設定する速度
設定スイツチ２３とエンコーダ２４とより成り、
このエンコーダ２４は速度設定スイツチ２３の可
動接片２３ａにより高速設定用接点２３ｂ、中速
設定用接点２３ｃ及び低速設定用接点２３ｄが選
択されたときに夫々に応じた所望速度に対して与
えられた数値（80）、（60）及び（30）を内容とす
る指令データSOを８ビツトのデイジタルコード
形式で表わしてこれを伝送路２５に出力するよう
になつている。２６は起動停止回路で手動により
押圧される自動復帰形のスタートストツプスイツ
チ２７の閉成により零レベル信号が与えられた瞬
間にトリガーされてライン２８にパルスＰ１を出
力する単安定マルチバイブレータ（以下、単にモ
ノマルチと略称する）２９を備えてなる。３０は
同期信号発生回路で以下これを詳述する。即ち、
３１は比較器で、これは前記降圧トランス１８の
二次巻線１９からライン３２に出力された交流電
圧を零レベル電圧と比較してライン３３にプラス
レベルとマイナスレベルとの間で変化する矩形波
信号Ｐ２を出力する。この矩形波信号Ｐ２のうち
ライン３４が高レベルになつたときにプラスレベ
ルの信号がアンド回路３５を通過し以つてライン
３６には交流電源３の交流電圧の負半波毎にこれ
と略同じ時間幅をもつたパルスＰ３が出力される
ようになつている。３７はパルスＰ３の立上りで
トリガーされる一方のモノマルチ、３８はパルス
Ｐ３の立下りでトリガーされる他方のモノマルチ
で、これら両モノマルチ３７，３８は上記トリガ
ーによつてライン３９に略３ｍsecの主同期パル
スＰ４を第５図に示す如く交流電圧の半サイクル
毎にオア回路４０を介して出力するようになつて
いる。４１は同期信号発生回路３０に属するタイ
ミング回路で、入力パルスの立下りでトリガーさ
れる７個のモノマルチ４２乃至４８を第３図に示
す如く縦続接続して成り、初段のモノマルチ４２
はライン３９から主同期パルスＰ４を受けてトリ
ガーされるようになつており、このトリガーによ
つて各モノマルチ４２乃至４８からＴ１期間（第
５図参照）内に略50μsecの補助同期パルスＰ４
ｄ乃至Ｐ４ｊ（第６図参照）が出力されるように
なつている。４９は前記矩形波信号Ｐ２の伝送を
制御するＪ−Ｋ形のフリツプフロツプで、そのク
ロツク入力端子OKに起動停止回路２６からライ
ン２８に出力されたパルスＰ１を受けることによ
りその立下りでセツトされライン３４を高レベル
になしてアンド回路３５を開放状態にするように
なつている。５０は速度検出回路で、パルス信号
発生器５１、アンド回路５２及び第一の計数器５
３から成り、前記パルス信号発生器５１は例えば
電動機１１により回転される円板に設けられたス
リツトの通過を光学的に検知する等してその電動
機１１の実際の速度に比例した周波数の速度パル
ス信号Ｐ５を出力し、またアンド回路５２はライ
ン３９からなるパルスＰ４を受けたときそのパル
ス幅に相当した時間だけ速度パルス信号Ｐ５を通
過させて第一の計数器５３に供給するもので、前
記両モノマルチ３７，３８と共に時間設定回路と
して使用し、そして第一の計数器５３は主同期パ
ルスＰ４の時間幅である３ｍsecの間に到来した
速度パルス信号Ｐ５を計数し、その計数内容を伝
送路５４に８ビツトのデイジタルコードの形式で
表わした速度データＳ１として出力するようにな
つている。５５は基準パルス発生回路で、予め定
められた高周波数（この実施例では42KHz）で
基準パルスＰ６を出力するようになつている。第
２図のその他の構成はデータ処理制御回路５６を
なしており、これは実際はマイクロプロセツサー
により構成される。このデータ処理制御回路５６
は同期信号Ｐ４，Ｐ４ｄ乃至Ｐ４ｊの発生に同期
して演算処理動作及び前記基準パルスＰ６の計数
動作を行うための演算部とその演算部の演算処理
動作により得られた制御データを記憶するための
記憶部とを有し、前記実際速度と所望速度との間
の速度差に相当する速度差データを演算すると共
にその速度差データと前記記憶部内の制御データ
とを演算処理することにより新たな制御データを
得るようにするために、前記速度データ及び指令
データを演算部に伝送し、その新たな制御データ
を前記記憶部に記憶させると共にその制御データ
に従つて前記演算部による基準パルスＰ６の計数
動作を制御するようになつている。そしてこのデ
ータ処理制御回路５６の実施例として、前記基準
パルスＰ６の計数動作を行う演算部として第二の
計数器５７が設けられ、その他の演算部として比
較機能と減算機能とをもつた演算回路５８乃至６
２及び帰還率設定回路６３を含んで構成され、記
憶部としてはマルチプレクサ６４乃至６９と、ラ
ツチ７０乃至７２と前記速度設定スイツチ２３に
より設定される所望の最大速度よりも高い或る速
度に対応した数値（100）を内容とする最大制御
データＳ２を記憶保持した最大データ設定部７３
と速度設定スイツチ２３により設定される所望の
最小速度よりも低い或る速度に対応した数値
（20）を内容とする最小制御データＳ３を記憶保
持した最小データ設定部７４とを含んで構成され
る。ここでラツチ７１は本発明の第１の記憶部
に、また最大データ設定部７３及び最小データ設
定部７４は第２の記憶部に夫々相当する。前記演
算回路５８乃至６２はデータ入力端子Ａ，Ｂを有
し、データ入力端子Ａに入力されたデータ（この
実施例で述べるすべてのデータは特に指摘しない
限り８ビツトのデイジタルコードの形式で表わさ
れるものとする。）からデータ入力端子Ｂに入力
されたデータを減算すべく、８ビツトで表現でき
る最大10進数（255）に(1)を加えた（256）に対す
るデータ入力端子Ｂの入力データの補数をとり、
その補数とデータ入力端子Ａの入力データとを加
え、その和を制御データとして第２図中Ａ−Ｂと
表示された出力端子から伝送路に出力し、且つデ
ータ入力端子Ａ及びＢの各々の入力データを相互
に比較してデータ入力端子Ｂの入力データが大で
ある場合にボロー端子BRから高レベル信号を出
力しその他の場合は零レベル信号を出力するよう
になつている。またマルチプレクサ６４乃至６９
はデータ入力端子Ｄ，Ｅを有しそのゲート端子Ｇ
に高レベル信号が与えられたときにデータ入力端
子Ｄに入力されているデータを、その他の場合は
データ入力端子Ｅに入力されているデータを夫々
出力するようになつている。前記第二の計数器５
７はライン７５に高レベル信号が与えられている
ことを条件に前記基準パルスＰ６をアンド回路７
６を介してクロツク入力端子CKに受け、その計
数内容が（255）から１つ進んだときにトリガー
パルスＰ７をキヤリー端子CYから出力して前記
制御信号発生回路１２内のモノマルチ７７をトリ
ガーせしめてこれから前記制御パルスＰ０をライ
ン１７に出力させるようになつている。７８は前
記アンド回路７６の開閉動作を制御するためのＪ
−Ｋ形のフリツプフロツプ、７９は初期状態形成
ラインである。この初期状態形成ライン７９には
抵抗８０を介して直流電源の＋Vcc端子と、コン
デンサ８１を介して零電位端子とが接続され、且
つ＋Vcc端子の極性と反対向きのダイオード８２
が抵抗８０と並列に接続されている。

その他の構成については以下述べる作用説明に
よつて明らかにする。尚、第５図に示す波形Ｖ１
の斜線部はこの実施例におけるサイリスタ８，９
の導通角の制御範囲を示し、そして図示Ｔ２Ａは
（100）を内容とする最大制御データＳ２によるサ
イリスタ８，９の最大導通開始角、またＴ２Ｂは
（20）を内容とする最小制御データＳ３によるサ
イリスタ８，９の最小導通開始角に相当し、Ｔ２
Ａ−Ｔ２Ｂ間は第二の計数器５７が基準パルス
TP６を80個計数する時間に相当する。今、数値
（60）に対応した所望の中速に設定すべく速度設
定スイツチ２３の中速設定用接点２３ｃに可動接
片２３ａを選択設定したとする。この状態で電源
スイツチ５を投入すると、初期状態形成ライン７
９は電源スイツチ５の投入瞬間に零レベルにさ
れ、この後抵抗８０及びコンデンサ８１で決まる
一定時間後に＋Vccなる高レベルに達する。そし
て初期状態形成ライン７９が電源スイツチ５の投
入により零レベルにされた瞬間から零レベル以上
にわずか上昇するまでの間にインバータ８３及び
オア回路８４から高レベル信号即ちパルスＰ８，
Ｐ９が出力され、そのパルスＰ９により第一の計
数器５３及び第二の計数器５７がクリアされると
共に、上記のように初期状態形成ライン７９が零
レベルにされた瞬間にフリツプフロツプ４９及び
フリツプフロツプ７８はそのクリア端子CLに一
時的に零レベル信号が与えられてクリアされ、各
ライン３４，７５に零レベル信号を送出してアン
ド回路３５及び７５を閉成状態にする。一方、電
源スイツチ５による電源投入の瞬間に速度指令回
路２２のエンコーダ２４から速度設定スイツチ２
３により設定された所望速度の数値６０を内容と
する指令データＳ０が出力され、これが伝送路２
５を介して演算回路５８のデータ入力端子Ｂに供
給され、また、最大データ設定部７３から最大制
御データＳ２が出力されこれは以後伝送路８５を
介してマルチプレクサ６４のデータ入力端子Ｅ、
演算回路６０のデータ入力端子Ａ及びマルチプレ
クサ６５のデータ入力端子Ｄに夫々常時供給され
るようになり、更に最小データ設定部７４からも
最小制御データＳ３が出力されこれは以後伝送路
８６を介してマルチプレクサ６６及び６７の各デ
ータ入力端子Ｄと演算回路６２のデータ入力端子
Ａとマルチプレクサ６８のデータ入力端子Ｅとに
常時供給されるようになる。一方、前記電源スイ
ツチ５の投入によりインバータ８３から一時的に
出力されたパルスＰ８は前記マルチプレクサ６６
のゲート端子Ｇと、オア回路８７を介してラツチ
７１のクロツク入力端子CKとに夫々供給される
ためマルチプレクサ６６はこれのデータ入力端子
Ｄに入力されている最小制御データＳ３を選択し
てこれをラツチ７１はパルスＰ８のタイミングで
保持する。更に電源スイツチ５の投入により比較
器３１からライン３３に対する矩形波信号Ｐ２の
伝送が開始されると共に、基準パルス発生回路５
５から基準パルスＰ６が出力され始まる。以後、
これら矩形波信号Ｐ２及び基準パルスＰ６の出力
は電源スイツチ５が遮断されるまで継続される。

(イ) スタートストツプスイツチ２７の最初の押圧 上述のようにして電源スイツチ５の投入によ
り初期状態が形成された後、電動機１１を起動
するためにスタートストツプスイツチ２７を一
瞬押圧して閉成させると、モノマルチ２９がト
リガーされてライン２８にパルスＰ１を出力す
る。このパルスＰ１をクロツク入力端子CKに
受けたフリツプフロツプ４９は直ちにセツト状
態になり、以後スタートストツプスイツチ２７
が再度押圧されるまでライン３４を高レベル信
号状態に保持する。この結果、アンド回路３５
は矩形波信号Ｐ２を通過せしめるのでオア回路
４０からライン３９に主同期パルスＰ４が出力
され始める。従つてタイミング回路４１からも
第６図に示すように前記補助同期パルスＰ４ｄ
乃至Ｐ４ｊが順次出力され始める。一方、電動
機１１はまだ回転されていないので速度パルス
信号Ｐ５は生じておらず、従つて第一の計数器
５３の内容は（０）のままである。

(ロ) 補助同期パルスＰ４ｄの発生 而して前記演算回路５８はオア回路４０から
出力された最初の一個の主同期パルスＰ４の立
下りで発生した補助同期パルスＰ４ｄを演算指
令端子Ｆに受けると、第一の計数器５３から伝
送路５４を介して受けた数値（０）なる速度デ
ータＳ１と速度指令回路２２から伝送路２５を
介して受けた数値（60）を内容とする指令デー
タＳ０とを比較及び演算し、このときのデータ
の大小関係がＳ０＞Ｓ１であるからボロー端子
BRからライン８８に高レベル信号を出力する
と共に、数値（256）に対する指令データＳ０
の内容（60）の補数（196）と速度データＳ１
の内容（０）との和（196）を帰還率設定回路
６３に伝送路８９を介して速度差データＳ４ａ
として出力する。一方、前記ライン８８が補助
同期パルスＰ４ｄのタイミングで高レベル信号
状態にされたことによりインバータ９０の出力
が零レベルになりに一方のアンド回路９１が閉
成状態になり、他方アンド回路９２が開放状態
に保持される。

(ハ) 補助同期パルスＰ４ａの発生 この後、前記補助同期パルスＰ４ｄに続いて
補助同期パルスＰ４ｅが発生すると、これを演
算指令端子Ｆに受けた帰還率設定回路６３は前
記演算回路５８から受けた速度差データＳ４ａ
に帰還定数Ｋ（この実施例ではＫ＝１）を乗じ
て新たな速度差データＳ４ｂとして伝送路９３
を介して演算回路５９及び６１の各データ入力
端子Ｂに伝送する。一方、これら演算回路５９
及び６１の各データ入力端子Ａには前記電源ス
イツチ５の投入時にラツチ７１に保持された最
小制御データＳ３が伝送路９４を介して予め供
給されている。

(ニ) 補助同期パルスＰ４ｆの発生 補助同期パルスＰ４ｅに続いて補助同期パル
スＰ４ｆが発生すると、演算回路５９はすでに
開放状態になつているアンド回路９２を介して
補助同期パルスＰ４ｆを演算指令端子Ｆに受
け、前述のように伝送路９４を介してデータ入
力端子Ａに受けている最小御データＳ３の内容
（20）と伝送路９３を介してデータ入力端子Ｂ
に受けている速度差データＳ４ｂの内容
（196）との比較及び演算を行い、Ｓ＜Ｓ４ｂで
あるためにそのボロー端子BRからラインＳ５
に高レベル信号を送出すると共に伝送路９６に
制御データＳ５を出力する。この制御データＳ
５は演算回路５９におけるデータ入力端子Ｂの
データが（196）を内容としその補数が（60）
で且つデータ入力端子Ａのデータが（20）を内
容とするからそれらの和（80）を内容とするも
のである。このように演算回路５９は指令デー
タＳ０と速度データＳ１との差（60）とラツチ
７１内の制御データの内容（20）との和（80）
を制御データとして出力する。このような制御
データＳ５はマルチプレクサ６４のデータ入力
端子Ｄに供給され、そして同時にこのマルチプ
レクサ６４はゲート端子Ｇにライン９５から高
レベル信号を受けるから、データ入力端子Ｄに
入力された制御データＳ５を選択しこれを伝送
路９７を介して演算回路６０のデータ入力端子
Ｂとラツチ７０とに伝送する。

(ホ) 補助同期パルスＰ４ｇの発生 この後、補助パルスＰ４ｇが発生すると、演
算回路６０はこれを演算指令端子Ｆに受け、デ
ータ入力端子Ｂに供給された制御データＳ５の
内容（80）とデータ入力端子Ｂに入力されてい
る最大制御データＳ２の内容（100）とを比較
し、このときS5＜S2であるのでボロー端子BR
に接続されたライン９８を零レベル信号状態に
する。

(ヘ) 補助同期パルスＰ４ｈの発生 補助同期パルスＰ４ｇの次に補助同期パルス
Ｐ４ｈが発生すると、ラツチ７０は伝送路９７
に伝送されている（80）を内容とした制御デー
タＳ５を保持しこれをマルチプレクサ６５のデ
ータ入力端子Ｅに供給せしめる。このときマル
チプレクサ６５はライン９８からゲート端子Ｇ
に受けている信号が零レベルであるから、デー
タ入力端子Ｅに入力された制御データＳ５を選
択してマルチプレクサ６９のデータ入力端子Ｄ
に伝送路１００を介して伝送する。一方、ライ
ン８８は演算回路５８が補助同期パルスＰ４ｄ
を受けたタイミングですでに高レベル信号状態
にされているので、マルチプレクサ６９はライ
ン８８からゲート端子Ｇに高レベル信号を受け
ていてデータ入力端子Ｄを選択した状態にあ
り、従つて伝送路１００から（80）なる制御デ
ータＳ５を受けるとこれを直ちに伝送路１０１
に伝送せしめてマルチプレクサ６６のデータ入
力端子Ｅに供給すると同時に第二の計数器５７
のプリセツト端子PSにも供給する。

(ト) 補助同期パルスＰ４ｉの発生 補助同期パルスＰ４ｉが発生すると、第二の
計数器５７は上記補助同期パルスＰ４ｉをロー
ド端子LDに受け、プリセツト端子PSに入力さ
れた制御データＳ５の内容（80）をプリセツト
する。同時に補助同期パルスＰ４ｉはオア回路
８７を介してラツチ７１のクロツク入力端子
CKに供給され、そしてこのときインバータ８
３の出力即ちマルチプレクサ６６のゲート端子
Ｇの入力はすでに零レベル信号となつていて、
マルチプレクサ６６は補助同期パルスＰ４ｈの
タイミングでマルチプレクサ６９からデータ入
力端子Ｅに受けた（80）を内容とする制御デー
タＳ５を選択しているから、ラツチ７１にはそ
の（80）なる制御データS5が保持される。

(チ) 補助同期パルスＰ４ｊの発生 上記に続いて補助同期パルスＰ４ｊが発生す
るとフリツプフロツプ７８は補助同期パルスＰ
４ｊをオア回路１０２を介してクロツク入力端
子CKに受けることによりセツトされてアンド
回路７６を開放状態にする。すると、第二の計
数器５７は基準パルス発生回路５５から出力さ
れている基準パルスＰ６をアンド回路７６を介
してクロツク入力端子CKに受け、プリセツト
された計数内容（80）に加算する如く基準パル
スＰ６を計数し始め、（175）個を計数して
（176）個目の基準パルスＰ６を受けたときにモ
ノマルチ７７をトリガーせしめてライン１７に
制御パルスＰ０を出力させる。

(リ) サイリスタ８，９のオンオフ 上記のようにライン１７に制御パルスＰ０が
出力されると制御信号発生回路１２のパルスト
ランス１５から点弧パルスが発生し、サイリス
タ８，９が導通（ターンオン）して電動機１１
の起動を開始させる。このときのサイリスタ
８，９の導通開始角はこれを時間で表わすと、
一個の主同期パルスＰ４のパルス幅（３ｍ
sec）と第５図に示した７個の補助同期パルス
Ｐ４ｄ乃至Ｐ４ｊが発生するための時間（0.35
ｍsec）Ｔ１とこの時間Ｔ１の終了時刻Ｔ１Ａ
から第二の計数器５７が計数して制御パルスＰ
０を発生せしめた176個の準パルスＰ６が発生
するのに要した時間（約4.2ｍsec）とその他の
動作遅れ時間との和に相当する。さて、このよ
うにしてサイリスタ８，９をターンオンさせる
ための制御パルスＰ０がモノマルチ７７から出
力されると、この制御パルスＰ０はオア回路８
４を通過して第一の計数器５３及び第二の計数
器５７のクリア端子CLに供給されてこれらを
クリアさせ、これと同時にオア回路１０２を介
してフリツプフロツプ７８のクロツク入力端子
CKに供給されこれをリセツトさせる。従つて
アンド回路７６は基準パルスＰ６の通過を阻止
し、第二の計数器５７は零のままとなる。以上
の説明はスタートストツプスイツチ２７の押圧
によりサイリスタ８，９がターンオンされて電
動機１１に電圧が印加される最初の半波周期Ｔ
３Ａ（第５図参照）即ち交流電圧の最初の半サ
イクルに関する動作の説明である。

次に電動機１１が上記のように起動された半
波周期Ｔ３Ａの次の半波周期Ｔ３Ｂに達したと
き電動機１１の回転速度がパルス信号発生器５
１から速度パルス信号Ｐ５を一個の主同期パル
スＰ４の時間幅内に20個通させる値まで上昇し
たとする。実際はこれほど短い立上り時間では
ないが説明を理解し易すくするためにこれを例
にする。次に述べる半波周期Ｔ３Ｃにおいても
同様とする。さて、上記の如く一個の主同期パ
ルスＰ４によりアンド回路５２を通過す速度パ
ルス信号Ｐ５は20個であるから演算回路５８の
演算指令端子Ｆに最初の補助同期パルスＰ４ｄ
が供給されるときには第一の計数器５３の計数
内容は（20）であり、これを速度データＳ１と
して伝送路５４を介してデータ入力端子Ａに受
けた演算回路５８は補助同期パルスＰ４ｄのタ
イミングで速度デーチＳ１と、（60）を内容と
する指令データＳ０とを比較及び演算をする。
この場合もＳ０＞Ｓ１であるからライン８８が
高レベル信号状態にされ、そして伝送路８９に
出力される速度差データＳ４ａの内容は指令デ
ータＳ０の補数（196）と速度データＳ１の内
容（20）との和（216）となる。続いて補数同
期パルスＰ４ｅのタイミングで帰還率設定回路
６３から（216）を内容とする速度差データＳ
４ｂが出力される。そして補助同期パルスＰ４
ｆのタイミングで、演算回路５９はデータ入力
端子Ｂに入力された速度差データＳ４ｂの内容
（216）と前回の半波周期Ｔ３Ａにてラツチ７１
に記憶保持されてここからデータ入力端子Ａに
受けている旧制御データＳ５の内容（80）とを
比較演算し、Ｓ４＞Ｓ５であるからライン９５
を高レベル信号状態にさせると共に、（216）を
内容とする速度差データＳ４ｂの補数（40）と
ラツチ７１から受けている旧制御データＳ５の
内容（80）との和（120）を新たな制御データ
Ｓ５として伝送路９６に出力する。この演算回
路５９から出力された制御データＳ５の内容
（120）は前記速度データＳ１の内容（20）と指
令データＳ０の内容（60）との差（40）（速度
差データ）とラツチ７１に記憶保持されている
（80）なる旧制御データＳ５とを加算処理した
値に等しい。そしてマルチプレクサ６４はゲー
ト端子Ｇにライン９５から高レベル信号を受け
るのでデータ入力端子Ｄに受けた（120）なる
上記新たな制御データＳ５を選択しこれを伝送
路９７に伝送するから、補助同期パルスＰ４ｇ
のタイミングで、演算回路６０は（120）なる
制御データＳ５と（100）なる最大制御データ
Ｓ２を比較し、Ｓ５＞Ｓ２である故にマルチプ
レクサ６５のゲート端子Ｇにライン９８を介し
て高レベル信号を供給する。この後、補助同期
パルスＰ４ｈのタイミングで、ラツチ７０は伝
送路９７に伝送されている（120）なる制御デ
ータＳ５を保持してこれをマルチプレクサ６５
のデータ入力端子Ｅに供給し、マルチプレクサ
６５はライン９８が高レベル信号にあることに
基きデータ入力端子Ｄに入力されている最大制
御データＳ２を選択し、そしてライン８８がす
でに高レベル信号状態になつているのでマルチ
プレクサ６９においても同じくマルチプレクサ
６５から出力された（100）なる最大制御デー
タＳ２を選択し伝送路１０１に制御データＳ５
として伝送する。すると補助同期パルスＰ４ｉ
のタイミングで、第二の計数器５７は制御デー
タＳ５の内容（100）をプリセツトし、同時に
この制御データＳ５をデータ入力端子Ｅに受け
たマルチプレクサ６６はそのデータ入力端子Ｅ
に入力されたデータを選択して内容（100）を
ラツチ７１に次の半サイクルのための制御デー
タとして保持させる。次に補助同期パルスＰ４
ｊのタイミングで、フリツプフロツプ７８がセ
ツトされ基準パルスＰ６がアンド回路７６を通
過するようになるので第二の計数器５７はプリ
セツトされた計数内容（100）に加算する如く
基準パルスＰ６を計数し、156個の基準パルス
Ｐ６を受けた時点でモノマルチ７７から制御パ
ルスＰ０を発生せしめ、サイリスタ８，９をタ
ーンオンさせる。このターンオン時刻は前の半
波周期Ｔ３Ａでは基準パルスＰ６の176個分の
計数に依存したのに対してこの半波周期Ｔ３Ｂ
では156個分の計数に依存したものとなる。従
つて、この半サイクルＴ３Ｂにおけるサイリス
タ８，９の導通開始角は先の半サイクルＴ３Ａ
におけるそれよりも進み電動機１１の速度を更
に上昇させる。

次に交流電圧の上記半サイクルの次の半サイ
クル即ち、半波周期Ｔ３Ｃにて速度パルス信号
Ｐ５が一個の主同期パルスＰ４のパルス幅内で
アンド回路５２を60個通過する状態、即ち電動
機１１の実際の速度と速度指令回路２２に設定
された所望速度とが等しい状態になつたとす
る。この場合、補助同期パルスＰ４ｄのタイミ
ングでは、演算回路５８のデータ入力端子Ａ，
Ｂに受ける速度データＳ１及び指令データＳ０
の内容は共に（60）であるから、ライン８８は
零レベル信号状態にされる。同時に演算回路５
８は速度データＳ１と指令データＳ０とから速
度差データＳ４ａを得るための演算を行う。こ
の場合、（60）なる指令データＳ１の補数は
（196）であり、これに速度データＳ１の内容
（60）を加えるとその和は（256）になるが、演
算回路５８の出力は８ビツトで表現されるので
速度差データＳ４ａの内容は（０）であり、こ
れが補助同期パルスＰ４ｄのタイミングで伝送
路８９に伝送される。従つて帰還率設定回路６
３から補助同期パルスＰ４ｅのタイミングで出
力される速度差データＳ４ｂの内容は（０）で
ある。一方、補助同期パルスＰ４ｄのタイミン
グでライン８８が零レベル信号になつているの
で、次に生じた補助同期パルスＰ４ｆはアンド
回路９２を通過できずアンド回路９１を通過し
て演算回路６１の演算指令端子Ｆに供給され
る。従つて補助同期パルスＰ４ｆのタイミング
では、演算回路５９による演算動作は行わず、
代つて演算回路６１が演算動作する。即ち演算
回路６１はデータ入力端子Ａに入力されている
ラツチ７１からの（100）なる旧制御データＳ
５とデータ入力端子Ｂに伝送路６３から受けた
（０）なる新たな速度差データＳ４ｂとを比較
演算し、制御データＳ５＞Ｓ４ｂであるために
ボロー端子BRからライン１０３を介してマル
チプレクサ６７のゲート端子Ｇに零レベル信号
を供給する一方、速度差データＳ４ｂの補数
（256）と制御データＳ５の内容（100）との和
（100）（その和は（356）であるが８ビツト構成
であるから（100）と表現される。）を新たな制
御データＳ６として伝送路１０４を介してマル
チプレクサ６７のデータ入力端子Ｅに供給す
る。そしてマルチプレクサ６７はゲート端子Ｇ
に零レベル信号を受けているのでデータ入力端
子Ｅに入力された（100）なる制御データＳ６
を選択してこれを伝送路１０５を介して演算回
路６２のデータ入力端子Ｂ及びラツチ７２に供
給する。この後、補助同期パルスＰ４ｇが発生
すると、演算回路６２はデータ入力端子Ａに受
けている（20）なる最小制御データＳ３とデー
タ入力端子Ｂに受けた（100）なる制御データ
Ｓ６とを比較演算し、Ｓ３＜Ｓ６であるためボ
ロー端子BRからライン１０６を介してマルチ
プレクサ６８のゲート端子Ｇに高レベル信号を
供給する。この後における補助同期パルスＰ４
ｈのタイミングでラツチ７２は（100）なる制
御データＳ６を保持してこれをマルチプレクサ
６８のデータ入力端子Ｄに伝送路１０７を介し
て供給する。このときマルチプレクサ６８はデ
ータ入力端子Ｄの入力を選択しているので、ラ
ツチ７２から受けた（100）の制御データＳ６
をマルチプレクサ６９のデータ入力端子Ｅに伝
送路１０８を介して出力する。このマルチプレ
クサ６９はライン８８が前述のように零レベル
信号状態になつているのでデータ入力端子Ｅに
入力された制御データＳ６を選択して伝送路１
０１に伝送させる。そして補助同期パルスＰ４
ｉが発生すると（100）なる制御データＳ６は
第二の計数器５７にプリセツトされ同時にマル
チプレクサ６６を介してラツチ７１に記憶保持
される。而して、この制御データＳ６の内容は
前回の半サイクルＴ３Ｂにて得られ且つラツチ
７１に記憶保持された制御データＳ５の内容と
同一である。一方、第二の計数器５７にプリセ
ツトされる計数内容も前回の半サイクルＴ３Ｂ
にてプリセツトされたものと同一であるので、
補助同期パルスＰ４ｊのタイミングで第二の計
数器５７が基準パルスＰ６を156個加算計数す
ることによりモノマルチ７７から制御パルスＰ
０を出力させる。従つてサイリスタ８，９をタ
ーンオンさせる時刻は前回の半サイクル即ち半
波周期Ｔ３Ｂの場合のそれと同一になる。

(ヌ) 速度変動 上記の如く第二の計数器５７に（100）なる
最大制御データＳ２が各半サイクル毎に引き続
きプリセツトされると、電動機１１は増速され
て速度指令回路２２により設定された中速度よ
り上昇する。この場合、電動機１１の速度デー
タＳ１が（60）から（75）に増大したとする
と、補助同期パルスＰ４ｄのタイミングでライ
ン８８は零レベル信号状態になり、また演算回
路５８は（15）なる速度差データＳ４ａを出力
する。従つて、補助同期パルスＰ４ｆのタイミ
ングでは演算回路６１は速度データＳ１と指令
データＳ０との差（15）とラツチ７１に記憶さ
れている（100）なる旧制御データとを減算処
理した値（85）を内容とする制御データＳ６を
出力すると共にライン１０３に零レベル信号を
出力する。従つて補助同期パルスＰ４ｇのタイ
ミングではライン１０６が高レベル信号にさ
れ、補助同期パルスＰ４ｈのタイミングでラツ
チ７２に（85）なる制御データＳ６が保持され
るので、最終的には（85）なる制御データＳ６
が第二の計数器５７にプリセツトされ、サイリ
スタ８，９の導通開始時刻は（171）個の基準
パルスＰ６が発生する時間によつて決定され、
電動機１１は減速作用を受ける。この減速作用
により電動機１１の速度データＳ１が（75）か
ら（55）に減少したとすると、補助同期パルス
Ｐ４ｄのタイミングでライン８が高レベル信号
の状態になり、演算回路５８から出力された速
度差データＳ４ａは（251）となり、そして補
助同期パルスＰ４ｆのタイミングではライン９
５が高レベル信号状態になると共に演算回路５
９からは速度データＳ１と指令データＳ０との
差（５）とラツチ７１から受けた旧制御データ
（85）との和（90）を内容とする制御データＳ
５が出力される。従つて補助同期パルスＰ４ｇ
のタイミングではライン９８が零レベル信号状
態になるので、最終的にはラツチ７１にその
（90）なる制御データＳ５が保持されると共に
第二の計数器５７に（90）がプリセツトされ、
従つてサイリスタ８，９の導通開始時刻は
（166）個の基準パルスＰ６の発生時間により決
定され、電動機１１は増速されてその速度が速
度指令回路２２により設定された設定値（60）
なる中速度になるように帰還制御される。

(ル) 設定速度の切換え 速度データＳ１及び指令データＳ０が共に
（60）を内容として安定している状態におい
て、速度設定スイツチ２３の可動接片２３ａを
高速設定用接点２３ｂに切換え指令データＳ０
の内容を（80）に変更させたとする。すると、
補助同期パルスＰ４ｄのタイミングで演算回路
５８はライン８８を高レベル信号状態にさせ、
速度データＳ１の内容（60）と指令データＳ０
の内容（80）の補数（176）との和（236）を速
度差データＳ４ａとして伝送路８９に出力する
ので、補助同期パルスＰ４ｆのタイミングでは
演算回路５９がラツチ７１に保持されている
（90）なる旧制御データと（236）なる速度差デ
ータＳ４ｂとを比較演算し、ライン９５を高レ
ベル信号にすると共に、速度データＳ１と指令
データＳ０との差（20）に旧制御データ（90）
を加えた（110）を内容とする制御データＳ５
を出力する。この結果、マルチプレクサ６４か
ら（110）なる制御データＳ５が出力される。
次に補助同期パルスＰ４ｇのタイミングではＳ
５＜Ｓ２であるのでライン９８が高レベル信号
にされ、補助同期パルスＰ４ｈのタイミングで
はラツチ７０に（110）が保持され、補助同期
パルスＰ４ｉのタイミングではラツチ７１に最
大制御データＳ２の内容（100）が保持され且
つ第二の計数器５７にも（100）がプリセツト
される。これにより、電動機１１が増速されて
速度データＳ１が（80）に変化したとすると、
指令データＳ０が（80）のままであるから、補
助同期パルスＰ４ｄのタイミングで演算回路５
８はライン８８を零レベルになし、速度データ
Ｓ１の（80）と指令データＳ０の補数（176）
との和（256）、即ち（０）なる速度差データＳ
４ａを出力する。すると補助同期パルスＰ４ｆ
のタイミングで、演算回路６１はラツチ７１内
の旧制御データの内容が（100）であることか
らライン１０３を零レベル信号状態になし、且
つ（100）と（０）の補数との和（356）、即ち
（100）なる制御データＳ６を出力する。補助同
期パルスＰ４ｇのタイミングで演算回路６２は
Ｓ３＜Ｓ６であるのでライン１０６を高レベル
信号状態になし、補助同期パルスＰ４ｈのタイ
ミングでラツチ７２に（100）なる制御データ
Ｓ６が保持され、そして補助同期パルスＰ４ｉ
のタイミングにてラツチ７１に（100）が保持
され且つ第二の計数器５７に（100）がプリセ
ツトされる。即ち、電動機１１は指令データＳ
０が（80）を内容とするように速度指令回路２
２が設定された場合基準パルスＰ６の（156）
個分の発生時間により決められたサイリスタ
８，９の導通開始時刻にて電力供給を受け、そ
の出力トルクと負荷トルクとがバランスした状
態で所望の高速度になる。次に速度データＳ１
及び指令データＳ０が共に（80）を内容として
安定している前述の状態において、速度設定ス
イツチ２３の可動接片２３ａを低速設定用接点
２３ｄに切換え指令データＳ０の内容を（30）
に変更させたとする。すると、補助同期パルス
Ｐ４ｄのタイミングで演算回路５８はライン８
８を零レベル信号状態にさせ、速度データＳ１
の内容（80）と指令データＳ０の内容（30）の
補数（226）との和（306）、即ち（50）を速度
差データＳ４ａとして伝送路８９に出力するの
で、補助同期パルスＰ４ｆのタイミングでは演
算回路６１がラツチ７１に保持されている
（100）なる旧制御データと（50）なる速度差デ
ータＳ４ｂとを比較演算し、ライン１０３を零
レベル信号にすると共に、速度データＳ１と指
令データＳ０との差（50）を旧制御データ
（100）から減算処理した（50）を内容とする制
御データＳ６を出力する。この結果、マルチプ
レサ６７から（50）なる制御データＳ６が出力
される。次に補助同期パルスＰ４ｇのタイミン
グではＳ６＞Ｓ３であるのでライン１０６が高
レベル信号にされ、補助同期パルスＰ４ｈのタ
イミングではラツチ７２に（50）が保持され、
補助同期パルスＰ４ｉのタイミングではラツチ
７１に制御データＳ６の内容（50）が保持され
且つ第二の計数器５７にも50がプリセツトされ
る。これにより、電動機１１が減速されて速度
データＳ１が（80）から（70）に減少したとす
ると、補助同期パルスＰ４ｄのタイミングで演
算回路５８はライン８８を零レベル信号状態に
させて、速度データＳ１の内容（70）と指令デ
ータＳ０の内容（30）の補数（226）との和
（296）、即ち（40）を速度差データＳ４ａとし
て伝送路８９に出力するので、補助同期パルス
Ｐ４ｆのタイミングで演算回路６１がラツチ７
１に保持されている（50）なる旧制御データと
（40）なる速度差データＳ４ｂとを比較演算
し、ライン１０３を零レベル信号にすると共
に、速度データＳ１と指令データＳ０との差
（40）を旧制御データ（50）から減算した(10)を
内容とする制御データＳ６を出力する。マルチ
プレクサ６７はその制御データＳ６を通過させ
て演算回路６２に供給し、補助同期パルスＰ４
ｇのタイミングではＳ６＜Ｓ３であるのでその
演算回路６２はライン１０６に零レベル信号を
出力し、補助同期パレスＰ４ｈのタイミングで
はラツチ７２に制御データＳ６の内容(10)が保持
され、補助同期パルスＰ４ｉのタイミングでは
ラツチ７１に最小制御データＳ２の内容（20）
が保持され且つ第二の計数器５７にも（20）が
プリセツトされる。従つて、サイリスタ８，９
は基準パルスＰ６の（236）個分の発生時間に
より決定された時刻（第５図に示すＴ２Ｂに相
当する）に導通し、その導通により電力が供給
された電動機１１はその出力トルクと負荷トル
クとがバランスしてその速度が速度指令回路２
２により設定された低速度になるまで減速され
る。

一方、これまで述べた速度制御動作から明ら
かなように、演算回路５９が速度差データＳ４
ｂとラツチ７１から受けた旧制御データとを演
算し新たな制御データＳ５を出力した場合、そ
の内容が最終的に最大制御データＳ２よりも大
きくなるときはサイリスタ８，９の導通角（導
通期間）をその最大制限データＳ２に依存する
よう制限し、また、演算回路６１が速度差デー
タＳ４ｂと前記旧制御データとを演算し新たな
制御データＳ６を出力した場合、その内容が最
終的に最小制御データＳ３よりも小さくなると
きはサイリスタ８，９の導通角をその最小制御
データＳ３が依存するよう制限している。従つ
て電動機１１への供給電力はこの制限された範
囲で制御されるので電動機１１が一時的重負荷
時に、即ち低速状態に制御データが急速に増加
することによつて巻線の焼損を招くことを防止
でき、更に高速領域では電動機の高い逆起電力
によつてサイリスタが点弧失敗を生じ易くなつ
て定速駆動が不安定になることを防止できる。

(ヲ) 電動機の停止 以上のようにして電動機１１を駆動している
状態において起動停止回路２６のスタートスト
ツプスイツチ２７を一時的に押圧すると、モノ
マルチ２９がトリガーされて一個のパルスＰ１
をライン２８に送出せしめる。するとフリツプ
フロツプ４９がリセツト状態に反転されるので
ライン３４が零レベル状態にされ、アンド回路
３５が閉成状態になり、従つて以後比較器３１
から出力されている矩形波信号Ｐ２がアンド回
路３５を通過することが阻止され、従つて主同
期パルスＰ４、補助同期パルスＰ４ｄ乃至Ｐ４
ｊは出力されなくなり、一切の演算動作を停止
した状態になり電動機１１は停止される。

第７図には本発明を実際のミシンモータに応
用した場合の例が示されている。即ち、第７図
において、５６は前記データ処理制御回路、１
は前記電動機駆動回路、２２は速度指令データ
を与える前記速度指令回路、２６は前記起動停
止回路、５１は電動機１１の実際速度に比例し
た周波数の速度データを与える前記パルス信号
発生器、５３は前記基準パルス発生回路で、こ
れらの構成は第２図と同一であるが、実際のミ
シンモータの制御を行うために、更に、一針ま
たは数針縫い若しくは普通縫いのために電動機
１１を間欠的に若しくは連続的に駆動するため
の回転モード選択回路１０９、ミシンを針定位
置で停止させるための針位置検出器１１０、電
動機１１を針定位置で正しく停止させるための
ブレーキ回路１１１及び糸切れ等の異常を検出
して電動機１１を停止させるための異常検出器
１１２とを設けている。

本発明は以上述べたように、交流電源から電動
機への供給電力を制御するための半導体スイツチ
素子と、前記交流電源からの交流電圧の発生に同
期して同期信号を発生するための同期信号発生回
路と、その同期信号の発生に応答して前記電動機
の実際速度を検出し、その実際速度をデイジタル
コード形式で表わした速度データとして出力する
ための速度検出回路と、前記電動機を所望速度で
駆動するためにその所望速度をデイジタルコード
形式で表わした指令データとして出力するための
速度指令回路と、予め定められた高周波数で基準
パルスを出力するための基準パルス発生回路と、
前記同期信号の発生に同期して演算処理動作及び
前記基準パルスの計数動作を行うための演算部と
その演算部の演算処理動作により得られた制御デ
ータを記憶するための記憶部とを有し、前記実際
速度と所望速度との間の速度差に相当する速度差
データが演算されると共にその速度差データと前
記記憶部内の制御データとを演算処理することに
より新たな制御データが得られるように前記速度
データ及び指令データを演算部に伝送し、その新
たな制御データを前記記憶部に記憶させると共に
その制御データに従つて前記演算部による基準パ
ルスの計数動作を制御するためのデータ処理制御
回路と、前記半導体スイツチ素子の導通期間を制
御すべく前記演算部による基準パルスの計数動作
に関係して制御信号を発生し、その制御信号を半
導体スイツチ素子に供給するための制御信号発生
回路とから成る電動機の速度制御装置であり、電
動機の起動開始から所望速度に達するまでの制御
及び所望速度を維持させるための帰還制御パルス
信号の処理をもつて行う所謂デイジタル回路によ
つて実行するものであるから、動作が温度或は電
源電圧の変動等に対して安定しており、従つて安
定した回転速度を得ることができると共に、所謂
マイクロコンピユータによる制御が可能となるか
ら、コンピユータ制御される機器に備えらた電動
機の速度制御を行う場合に大変有効である。

また本発明では制御データを予め定められた最
大制御データと最小制御データとの間の範囲内に
制限しているので電動機の低速領域での焼損のお
それを防止できると共に高速領域で定速駆動が不
安定になることも防止できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を具体化した実施例を示すもの
で、第１図は電動機駆動回路を電源回路と共に示
す結線図、第２図はデータ処理制御回路を含んで
示す結線図、第３図はタイミング回路の具体例を
示す図、第４図は速度指令回路及び起動停止回路
を示す図、第５図及び第６図は本実施例の作用を
説明するための信号波形図であり、第７図は応用
例を説明するためのブロツク図である。 図中、１は電動機駆動回路、８，９はサイリス
タ、１１は電動機、１２は制御信号発生回路、２
２は速度指令回路、２３は速度設定スイツチ、２
４はエンコーダ、２６は起動停止回路、２７はス
タートストツプスイツチ、２９はモノマルチ、３
０は同期信号発生回路、３１は比較器、３５はア
ンド回路、３７，３８はモノマルチ、４０はオア
回路、４１はタイミング回路、４２乃至４８はモ
ノマルチ、４９はフリツプフロツプ、５０は速度
検出回路、５１はパルス信号発生器、５２はアン
ド回路、５３は第一の計数器、５５は基準パルス
発生回路、５６はデータ処理制御回路、５７は第
二の計数器、５８乃至６２は演算回路、６３は帰
還率設定回路、６４乃至６９はマルチプレクサ、
７０乃至７２はラツチ、７３は最大データ設定
部、７４は最小データ設定部、７６はアンド回
路、７７はモノマルチ、７８はフリツプフロツ
プ、８３はインバータ、８４，８７はオア回路、
９０はインバータ、９１，９２はアンド回路、１
０２はオア回路、Ｐ０は制御パルス、Ｐ４は主同
期パルス、Ｐ４ｄ乃至Ｐ４ｊは補助同期パルス、
Ｐ５は速度パルス信号、Ｐ６は基準パルス、Ｓ０
は指令データ、Ｓ１は速度データ、Ｓ２は最大制
御データ、Ｓ３は最小制御データ、Ｓ４ａは速度
差データ、Ｓ５，Ｓ６は制御データである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交通電源から電動機への供給電力を制御する
   ための半導体スイツチ素子と、前記交流電源から
   の交流電圧の発生に同期して同期信号を発生する
   ための同期信号発生回路と、その同期信号の発生
   に応答して前記電動機の実際速度を検出し、その
   実際速度をデイジタルコード形式で表わした速度
   データとして出力するための速度検出手段と、前
   記電動機を所望速度で駆動するためにその所望速
   度をデイジタルコード形式で表わした指令データ
   として出力するための速度指令手段と、予め定め
   られた高周波数で基準パルスを出力するための基
   準パルス発生回路と、前記同期信号の発生に同期
   して演算処理動作及び前記基準パルスの計数動作
   を行なうための演算部とその演算部の演算処理動
   作により得られた制御データを記憶するための第
   １の記憶部とを有し、前記実際速度と所望速度と
   の間の速度差に相当する速度差データが演算され
   ると共にその速度差データと前記第１の記憶部内
   の制御データとを演算処理することにより新たな
   制御データが得られるように前記速度データ及び
   指令データを演算部に伝送し、その新たな制御デ
   ータを前記第１の記憶部に記憶させると共にその
   記憶される制御データに従つて前記演算部による
   基準パルスの計数動作を制御するための制御手段
   と、予め定められた最大制御データ及び最小制御
   データを記憶保持するための第２の記憶部を有
   し、その最大制御データと最小制御データとによ
   り決定された制御範囲内に前記制御手段により演
   算された制御データを制限し、その制限された制
   御データを前記第１の記憶部に記憶するために第
   １の記憶部に伝送する制御手段と、前記半導体ス
   イツチ素子の導通期間を制御すべく前記演算部に
   よる基準パルスの計数動作に関係して制御信号を
   発生し、その制御信号を半導体スイツチ素子に供
   給するための制御信号発生手段とからなる電動機
   の速度制御装置。