JPS6223594B2 - - Google Patents

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に関す
るものである。 近年、ミシンの制御分野においてもマイクロコ
ンピユータ（以下マイコンと言う）あるいはメモ
リ、ICなどの電子部品を駆使したものが製品化
されてきており、特にその速度制御の分野におい
ても上記電子部品を駆使したいわゆるデイジタル
制御方式も開始され始めており、その制御技術の
発展は目ざましいものがある。 しかしながら、マイコンによる速度制御部の完
全なるデイジタル化は種々の困難さをともなつて
おり、いまだ実現されるに致らず、現在の主流い
いまだアナログ制御であると言える。 従来、上記の如く速度制御に関してはアナログ
制御が主流であり、従つてミシン速度設定装置と
しても、アナログ量を出力するものが最も望まし
い構成であり、現実に採用されていた。 一方、工業用ミシンの速度制御は、ペダルの踏
み込み量に応じた上記ミシン速度設定装置からの
速度設定量に従う可変速制御が基本となる。すな
わち、ペダルが中立位置にある時はミシンは停止
しており、軽く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。 又、上記可変速制御の他、ペダルを中立位置か
らさらに踏み返した場合には、低速で回転を始め
糸切りが行なわれた後、針上位置に停止するよう
な糸切り制御が一般に行なわれる。 本発明は、上記の如く、停止を含む可変速制御
および糸切り制御の機能をもつたミシン駆動装置
を、マイコンなどの制御素子を中心としたデイジ
タル速度制御システムを構成した場合に、最も単
純に、安価で、しかも信頼性高く提供しようとす
るものである。 以下、本発明の実施例を図に従つて説明する。
第１図は本発明の基本ブロツク図を示し、１はペ
ダル位置に対応する多数の設定信号を出力する設
定機構、２はミシン軸の回転を制御する制御機
構、３は電磁クラツチ・ブレーキモータに見られ
るようにクラツチ・ブレーキコイルとドライバ及
びライニングなどの伝達機構を含む駆動機構、４
はミシン、５はミシン４にとりつけられ、ミシン
速度を検出するための速度検出機構、６はミシン
４に取りつけられミシン針の上・下位置を検出す
る位置検出機構をそれぞれ示す。 その動作は、以下のように行なわれる。まずミ
シンペダル（図示せず）が踏み込まれると、設定
機構１はその踏み込み量に基づく設定信号Ｖ_Sを
出力し、この設定信号Ｖ_Sにより制御機構２は駆
動機構３を通じモータの回転力をミシン４に伝達
するよう作用し、ミシン４は回転を始める。さら
にミシン４に連動した速度検出機構５はミシン４
の回転速度を検出し、速度検出信号Ｖ_Fを出力
し、前記設定信号Ｖ_Sに対し、この速度検出信号
Ｖ_Fがつり合つたときの速度でミシン４は駆動さ
れるように動作が行なわれる。 次にペダルが中立に戻された場合には、ミシン
は低速度に減速後、位置検出機構６から針下検出
信号Ｖ_NDが出力され、前記制御機構２はミシン４
を停止させる。従つて、針下位置にミシン４は停
止する。 さらに、ペダルが踏み返されると、設定機構１
によりペダル踏み返しの設定信号Ｖ_Sが出力さ
れ、制御機構２は駆動機構３を通じミシン４を前
記と同様にして低速度で回転させると共に、ミシ
ン４に内蔵された糸切りソレノイドを駆動するこ
とにより糸切り動作を開始する。ミシンが約半回
転し位置検出機構６より針上検出信号Ｖ_Nuが出力
されると、制御機構２はミシン４を停止させると
共に糸切りソレノイドをオフする。このようにし
て、ミシンは針上位置に停止することになり、糸
切制御を終了する。 ここで、上記基本ブロツク図をさらに具体化し
た形のブロツク図を第２図に示す。 第２図に於て、７はマイコンであり、この実施
例に於いてはメモリＩ／Ｏなどを含んだ４ビツト
の１チツプマイコンの場合を示している。８，
９，１０は糸切りソレノイド１１、クラツチコイ
ル１２及びブレーキコイル１３のドライバを示
し、前述したようにモータ１４の回転力を磁気回
路、ライニング、ベルトを介してミシン４に伝達
するように作用するものである。又、ミシン４の
ミシン軸（図示せず）には周波数発電機１５が固
定されており、ミシンの回転速度に応じた周波数
を持つたパルス列を発生する。波形整形回路１６
はシユミツトトリガ回路で構成され、前記パルス
列を方形波に波形整形する。 以上の如く構成されたシステムに於ける動作は
以下の通り行なわれる。 まず、前述したよう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設定信号Ｖ_Sが
設定機構１より、５ビツトのデイジタルデータと
してマイコン７に入力され、該マイコン７はミシ
ンペダルが踏み込まれた事を確認し、ドライバ９
を介してクラツチコイル１２を励磁し、従つて前
述の通りモータ１４の回転力がベルトを介しミシ
ン４に伝達され、ミシン４は起動される。 このようにしてミシン４が起動されると、ミシ
ン軸に取りつけられた周波数発電機１５はミシン
の回転速度に従う周期をもつたパルス信号を発生
し、さらに波形整形回路１６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つたパルス
列Ｖ_Fがマイコン７にフイードバツクされること
になる。 前記設定信号Ｖ_Sに対し速度が上昇し過ぎた場
合には、ドライバ１０を介してブレーキコイル１
３が励磁され、ミシン４は減速されるように作用
し、このように、クラツチコイル１２あるいはブ
レーキコイル１３を励磁制御することにより前記
設定信号Ｖ_Sに従つたミシン回転速度が維持され
る事となる。 次に、ペダルが中立にされた場合には前述のよ
うにして、まず、マイコン７によりクラツチコイ
ル１２およびブレーキコイル１３を制御し、低速
度にミシン４を減速した後、位置検出機構６から
針下検出信号Ｖ_NDが出力された時点でマイコン７
はドライバ１０を介してブレーキコイル１３を励
磁し、ミシン４を針下位置に停止させる。 さらに、ペダルが踏み返された場合は、まず設
定機構１からペダルの踏み返しを表わす５ビツト
の設定信号Ｖ_Sがマイコン７に出力され、該マイ
コン７は上記と同様にしてクラツチコイル１２お
よびブレーキコイル１３を制御してミシン４を低
速度にて駆動させると共に、ドライバ８を介して
糸切ソレノイド１１を吸引し糸切りを開始する。
ミシンが約半回転し位置検出機構６から針上検出
信号Ｖ_NUが出力されるとマイコン７はドライバ１
０を介してブレーキコイル１３を励磁しミシン４
を停止させると共に、ドライバ８を介して糸切ソ
レノイド１１をオフさせ、糸切りを終了させる。 以上の如くして、設定機構１からの５ビツトの
ペダル位置を表わす設定信号Ｖ_Sに従つた可変速
制御、および糸切制御がなされる。 ここで、マイコン７の演算式に基づく速度制御
機能について第３図〜第４図に従い以下に述べ
る。 マイコン７は最低速度運転の場合は第３図に示
すように、下記演算式に従い演算を行なつてい
る。 Ｔ_BC＝aT_F−ｂ ………(1) 但し ａ：ゲイン定数 ｂ：定数 Ｔ_BC：結果が正の場合クラツチオン時間を、負の
場合ブレーキオン時間を示す。 Ｔ_F：周波数発電機のパルス列周期 まず、周波数発電機１５からのパルス列区間を
実測し、(1)式により演算を行なつた後、次のパル
ス列区間のうち、演算により得られた時間｜Ｔ_BC
｜のみクラツチまた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ａ点で駆動される。
この時のクラツチコイル１２に流れる電流の状態
を第４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が大なる
ときは、わずかの周期Ｔ_Fの変動によつても大き
く、クラツチ（またはブレーキ）コイルの投入割
合が変化し、従つて系のゲインは高くなるという
具合に作用する。 また、定数ｂの大きさにより速度調整が可能で
ある。すなわち、｜ｂ｜が小さくなつた場合（第
３図破線で示す）、まずクラツチの投入割合が増
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γ点で安定するよ
うに動作が行なわれる。この時の、クラツチコイ
ル１２に流れる電流の状態を第４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１５のパルス列をマイコン７のソフトウ
エアにより分周をすることにより行なわれる。す
なわち、前述のようにして得られた最低速度をS₁
とし分周比を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。 Ｓ＝NS₁ ………(2) （但しＮ＝１、２、３、………） ここで、第２図における設定機構１からの設定
信号Ｖ_S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、前記設定信号Ｖ_Sが５ビツトのデータ
としてマイコン７に入力されると、マイコン７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つて上記５ビツトのデ
ータを、まず後述の分周回数Ｎ_Dに変換し、後述
の(3)式に従つてＮを求め、さらに(2)式により求め
られるミシン速度にてミシンは駆動される。 以上に述べたように、前記設定信号Ｖ_Sが５ビ
ツトのデータとして前記設定機構１よりマイコン
７に入力され、かつその値が可変速制御を行なう
範囲のデータを示しておれば、前記設定信号Ｖ_S
がマイコン内蔵のROMテーブルにより適当な分
周回数Ｎ_Dに変換され、該分周回数Ｎ_Dだけ前記速
度発電機１５からの速度検出パルス信号Ｖ_Fを分
周することにより得られるミシン速度、すなわち
下記(3)式によりＮ値を前記(2)式に代入することに
よつて得られるミシン速度にてミシンは駆動され
ることになる。 Ｎ＝Ｎ_D＋１ ………(3) ここで、前記設定機構１の具体的構成について
以下に述べる。 前記ミシンペダルの直線的な移動をまずレバー
と軸により回転運動に変換し、この回転運動を行
なう部分に磁石を配置し、該磁石に対向させて磁
気センサーを静止固定し、前記磁石の回転移動量
を前記磁気センサーにて検出する構成とする。従
つて、前記ミシンペダルの移動量が磁石の移動量
を検出することにより、検出されることとなる。 ここで、前記磁気センサーとして磁気抵抗素子
を用いることが可能である。該磁気センサーから
の出力は、前記磁石が回転するに従つてサイン曲
線を描くが、前記磁石の移動範囲を狭い範囲に限
定するよう構成しておけばほぼ直線に近似する。
以下、該出力を直線とみなして説明する。 前記磁気抵抗素子により検出されたペダル位置
を示す信号は、第５図に示す回路により処理され
る。 第５図に於ける動作は、まず直流電源＋Vccよ
り抵抗１７を通じて磁気センサー１８に電流を流
すと、前述のようにしてペダルに連動した磁石の
磁界の方向により磁気センサー１８の出力端に出
力電圧Veが発生する。ここで磁気センサー１８
はブリツジ型の磁気抵抗素子を用いた場合の例に
ついて述べる。 前記出力電圧VeをOPアンプIC１９と抵抗２
０，２１，２２，２３とで構成した差動増幅回路
により増幅し、信号Vdを出力する。ここで、前
記出力電圧Veは連続量であり、従つて増幅され
た信号Vdも連続量、すなわちアナログ信号とな
る。 上記信号VdはＡ／Ｄ変換器２４に入力され、
５ビツトのデイジタル信号に変換され、マイコン
７に出力される。 ここで、上記５ビツトのデイジタルデータの入
力と前記分周回数Ｎ_Dへの変換を第６図のフロー
トチヤートを参照して説明する。 まず、３１でマイコンのポートＯ１を“Ｌ”に
し、前記Ａ／Ｄ変換器２４を能動にし、Ａ／Ｄ変
換を開始し、該Ａ／Ｄ変換器２４のEOC端の出
力と接続しているマイコン７のポートＢ１入力が
“Ｈ”になることを確認し、すなわちＡ／Ｄ変換
が終了したことを確認する。 上記Ａ／Ｄ変換が終了した５ビツトのデータ
は、３２にて下位４ビツトを内部メモリＭ_Aに、
３３にて上位１ビツトを内部メモリＭ_Bにそれぞ
れ格納し、前記５ビツトのデータのマイコン７へ
の取り込みを終了する。 次に、３４で前記メモリＭ_Bの内容をチエツク
し、“１”であれば、３５で前記メモリＭ_Bの内容
に従つて内部のROMテーブルにジヤンプし、３
６で内部のROMテーブルに従つて前記分周回数
Ｎ_Dに変換されたデータを抽出した後、前述の可
変速制御ルーチンへと続く。 一方、３４でＭ_Bの内容が“０”と判定された
場合には、３７でＭ_Aの内容が５以下ならば、ペ
ダルが踏み返されたとみなし、３８で前記の分周
回数Ｎ_Dを“０”とし最低速度とした後、糸切制
御ルーチンへ、３９で“13”以上ならば、４０で
前記分周回数Ｎ_Dを０として最低速度設定とした
後、可変速制御ルーチンへ、さらに上記以下であ
れば停止制御ルーチンへと処理される。 上記に述べたように、前記ペダルに対応した５
ビツトのデータは、まず隣接したデータ数個をま
とめて、前記ペダルの踏返状態、中立状態、踏込
状態の３状態に踏り分けた後、もし踏込み状態で
あれば、前記ROMテーブルにより前記分周回数
Ｎ_Dに変換されるという具合に処理されることに
なる。 ここで、上記ROMテーブルの具体的構成例を
下表に、ペダル位置に対するミシン速度の曲線を
第７図に示す。

【表】 第７図に於て、前述のようにペダル位置に対す
る前記磁気センサーによる検出信号を線形と見な
しているため、横軸の内部メモリＭ_A，Ｍ_Bの各デ
ータは等間隔に表わしている。第７図から明らか
な如く、ペダル位置信号は５ビツトのデイジタル
信号に変換されているので、32種類の信号が得ら
れている。上記実施例に於ては、ペダル中立状態
を表わす信号は、上記32種類の信号の内隣接した
７種類の信号を組合せて一つの状態信号として使
つていることになる。さらに同様にペダル踏返し
を表わす信号は、上記32種類の信号の内隣接した
６種類の信号を組合せて一つの状態信号として使
つていることになる。 このような考え方により、一般的にペダルの中
立状態によつて制御される停止制御と、ペダルの
踏返状態によつて制御される糸切制御は、人間工
学的に最適なるペダルストロークに設計能とな
る。 さらにペダル踏み込み量に対する速度変化曲線
は、第７図に見られる様な２次曲線が最適とされ
ているが、同様な考え方で、隣接した複数個の信
号を組合せて一つの状態信号とする手段によつて
最適なる速度変化曲線が容易に達成される。 以上に本発明の実施例について述べたが、前記
設定装置として数ビツトのスイツチによるロータ
リーエンコーダを採用したもの、あるいは数組の
発光・受光素子とその間を通過しペダルの移動に
応じて上記受光素子からの組み合わせ信号を変化
させるようにして遮蔽板による構成のものなどい
ずれも本発明が有効なものとなる。 又、実施例は４ビツトのマイコンを使用した場
合について述べているが、当然の事乍ら８ビツ
ト、16ビツト等のマイコンを使用した場合も本発
明は有効である。 さらに、前記ROMテーブル部分をマイコン内
蔵とせずマイコン外としたもの、あるいは前記分
周手段をマイコン外部に設けたものなどいずれも
本発明は有効となるものである。 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、マイコンなどの制御素子によるデイジタル制
御が非常にシンプルな構成で行なわれ、従つて信
頼性も向上し、かつ安価なものが実現され、その
効果はきわめて大なるものである。

【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ツク図、
第２図は本発明の構成を示す詳細ブロツク図、第
３図は速度制御の原理を表わす図、第４図は定速
度運転におけるクラツチ電流波形を示す図、第５
図は設定機構の構成例を示す回路図、第６図は設
定信号Ｖ_Sの分周回数Ｎ_Dへの変換処理を示すフロ
ーチヤート、第７図はペダル位置に対するミシン
速度の曲線の構成例を示す図である。 １……設定機構、２……制御機構、３……駆動
機構、４……ミシン、５……速度検出機構、６…
…位置検出機構、７……マイコン。

Claims (1)

【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、前記
   ミシン軸の状態を指令する設定機構と、前記速度
   検出機構の出力と、前記設定機構の出力を比較
   し、ミシン軸の回転を制御する制御機構とを備
   え、前記設定機構は、ペダル位置に対応するアナ
   ログ信号をＡ−Ｄ変換し、複数ビツトのデイジタ
   ル信号よりなる多数の設定を出力し、かつ、少な
   くとも停止および糸切状態を指令する設定信号
   は、隣接したペダル位置に対応する信号の組合と
   なる一つの状態信号にて構成し、該状態信号に応
   じて前記制御機構は停止制御、糸切制御を成すこ
   とを特徴とするミシン駆動装置。