JPS6366228B2 - - 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。 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、現在の主流は
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。 本発明は、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
最も単純に構成され、しかも安価で信頼性の高い
ミシン速度設定装置を提供しよとするものであ
る。 工業用ミシンの速度制御は、ペダルの踏み込み
量に応じた可変速度制御が基本となる。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度制御が一
般的である。最近の高度に自動化された工業用ミ
シンに於ては、各種の機能を果すために、上記可
変速度制御の他にかなり厳密に固定化した速度を
必要とする。 第一には、糸切制御を行うための低速度設定で
ある。糸切動作は通常針下位置から針上位置に到
る半回転中に行なわれるが、その時の速度は、ミ
シンによつて異なる厳密な低速度に保持しなけれ
ばならない。 第二には、返し縫い制御を行うための中間速度
設定である。縫い始めと縫い終りに於て、ほつれ
止めのための返し縫いを自動的に行う必要があ
り、その時の速度は、ペダル位置に無関係に中間
速度に保持しなければならない。 第三には、ペダルをいつぱい踏み込んだ時の最
高速度設定であり、作業者の熟練度に応じて、ま
た縫製物の種類に応じて、選択可能な機能を必要
とする。 これら低速、中間速、最高速はいずれもミシン
機能に応じてペダル位置に無関係な調整可能な規
定速度を必要とするもので、本発明は、これらの
速度設定をそれぞれお互いに影響を与えないよう
にし安価にかつ信頼性高く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
速度設定機構、２は速度制御機構、３はモータ、
４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、５はミ
シン、６はミシン５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、速度
設定機構１はその踏み込み量に基づく速度設定信
号V_Sを出力し、この速度設定信号V_Sにより速度
制御機構２は駆動機構４を通じモータ３の回転力
をミシン５に伝達するように作用し、ミシン５は
回転を始める。さらにミシン５に連動した速度検
出機構６はミシン５の回転速度を検出し速度検出
信号V_Fを出力し、前記速度設定信号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５は駆動されるように動作が行なわれる。 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はミシンペダル（図示せず）
の踏み込み量を検出し速度設定信号に変換する手
段をもつた可変速度設定要素、８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。９，１０はクラツチコイル１１及びブレ
ーキコイル１２のドライバを示し、前述したよう
にモータ３の回転力を磁気回路、ライニング、ベ
ルトを介してミシン５に伝達するように作用する
ものである。又、ミシン５のミシン軸（図示せ
ず）には周波数発電機１３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１４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。低速度設定要素１５、中間速度設定要
素１６及び最高速度設定要素１７はそれぞれスイ
ツチとインターフエイス回路により構成されてい
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速度設定信号
V_Sが可変速度設定要素７より、４ビツトのデイ
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事を確認
し、ドライバ９を介してクラツチコイル１１を励
磁し、従つて前述の通りモータ３の回転力がベル
トを介しミシン５に伝達され、ミシン５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機１３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つたパルス
列V_Fがマイコン８にフイードバツクされること
になる。 前記速度設定信号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１２が励磁され、ミシン５は減速されるように
作用し、このように、クラツチコイル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つたミシン回転速度が
維持される事となる。 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３図〜第５図に従い以下に述べ
る。マイコン８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１３からのパルス列区間を
実測し、(1)式により演算を行つた後、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
うに作用し、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。この時のクラツチコイル１１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
１１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１３のパルス列をマイコン８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図における可変速度設定要素７か
らの速度設定信号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、前記速度設定信号V_S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
れている内容に従つて上記４ビツトのデータを(2)
式のＮに変換し、分周を行なうように作用する。
従つて、上記ROMを適当に構成することによ
り、第５図の“”あるいは“”に示すような
速度曲線を種々選定できると言える。 以上が、前記可変速度設定要素７からの速度設
定信号V_Sに従つた通常の制御であるが、次に第
２図に於ける各種設定要素について以下第２図に
従い述べる。 低速度設定要素１５、中間速度設定要素１６及
び最高速度設定要素１７は、各々後述するように
４ビツトのコードスイツチを含んだ回路で構成さ
れ、その動作は以下の如くして行なわれる。 まず速度設定要素１５から低速度設定信号V_L
が４ビツトのデータとしてマイコン８に入力され
ると、該マイコン８はあらかじめ上記低速度設定
信号V_Lに対応させて所定の数値を得るべく構成
した内蔵のROMテーブルに従つて上記低速度設
定信号V_Lのデータを変換し、該変換後のデータ
を前記(1)式の定数ｂに代入し、演算処理を行なう
ように作用する。すなわち、第３図における実線
で示された演算直線（以下基準演算直線と呼ぶ）
から破線で示された演算直線に切りかえ、安定点
αをγに移行させるような切換を、前記低速度設
定要素１５により16段階行ない得るという事であ
り、この様にして前記Ｎ＝１の場合に相当するミ
シンの最低速度が切り換えられる。 ここで、前記低速度設定要素１５により切りか
えられる速度は上述したように前記Ｎが１すなわ
ちミシンの最低速度のみであり、前記(2)式により
設定される前記Ｎ＝２以上の速度は、あらかじめ
決定され固定化されている前記基準演算直線にも
とずく速度を前記(2)式のS₁とすることにより得ら
れる。すなわち、前記(2)式におけるS₁をＮ＝１と
そうでない場合とで区別し、Ｎ＝１の場合のみ前
記低速度設定要素１５により前記演算直線を切り
かえ得るようにし、Ｎ＝１以外の場合には一定の
前記基準演算直線を採用し、前記S₁とするように
動作が行なわれる。 次に、中間速度設定要素１６から中間速度設定
信号V_Mがマイコン８に入力された場合には、上
記と同様にして、上記とは別の内蔵のROMテー
ブルに従つて所定の数値に変換された後、該変換
後のデータを前述の(2)式に於ける分周回数Ｎとし
て与え、従つてこれにより中間速度を変える如く
作用する。従つて、入力されるデータに従つて16
段階の中間速度切換が可能となる。ここで、前記
可変速度設定要素７からの可変速度設定信号V_S
あるいは上記中間速度設定信号V_Mのいずれを採
用するかは、別途ミシンの縫工程に従つてマイコ
ン８により判断される。また、上記中間速度を固
定とせず、前記可変速度設定信号V_Sの変換後の
データが、上記中間速度設定信号V_Mの変換後の
データより小さい場合には、前記可変速度設定信
号V_Sを有効とするという具合に構成することも
可能である。すなわち、上限の中間速度のみ中間
速度設定要素１６から指令することが可能と言え
る。 次に、最高速度設定要素１７から最高速度設定
信号V_Hがマイコン８に入力された場合には、前
記と同様にして前記とは別の内蔵のROMテーブ
ルに従つて所定の数値に変換された後、該変換後
のデータを前述の(2)式に於ける分周回数Ｎとして
与え、従つてこれにより最高速度を変える如く作
用する。上記変換後のデータを十分大きくとつて
おく事により第６図の破線で示す如く、16段階の
最高速度の切換が可能となる。 以上に述べたように可変速度設定要素７による
ミシンペダルの踏込量に従つた可変速度制御、あ
るいは各種速度設定要素からの指令に従つた速度
制御が行なわれる事になる。 ここで、通常ミシンの最低速度は、ミシンを所
定の位置に正確に停止させるような場合に微妙な
調整を要するものであり、一方該最低速度の調整
によつて、第５図に示しているミシンペダルの踏
込量に対するミシン回転速度の関係が変化しない
事が縫製作業の操作性の面から望まれる。本発明
は、前述したように前記低速度設定要素によりミ
シンの最低速度のみを可変可能とし、他の中間速
度には全く影響を与えない事を一つの特徴として
おり、従つて上記問題を解決するものである。 次に、可変速度設定要素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、その構成はまず数ビツトのス
イツ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、この移動量を感磁性素子によ
り検出し、さらにＡ／Ｄ変換回路により数ビツト
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、前記低速度設定要素１５、中間速度設定
要素１６、および最高速度設定要素１７のさらに
具体的構成例を第７図に示す。 第７図に於いて、各々のスイツチは４ビツトの
コードスイツチを示しており、各16種類の切換が
可能なものであり、前記低速度設定要素１５、中
間速度設定要素１６、高速度設定要素１７の３個
のコードスイツチを示している。また、各ICは
トライステートICを示しており、マイコン８の
出力ポート₀〜₂が“Ｈ”の場合には非能動と
なり、上記ICの出力は高インピーダンス状態と
なるが、上記マイコン８の入力ポートi₀〜i₃の内
部に回路アースへのプルダウン抵抗が内蔵されて
いるので“Ｌ”となる。 上記のように、各コードスイツチの出力をマイ
コン８の出力ポート₀〜₂により切り換え、選
定した後マイコン８の入力ポートi₀〜i₃から読み
込むようなマトリクス構成としている。 その動作は、まず通常、マイコン８の出力ポー
ト₀〜₂は“Ｈ”であり、従つてマイコン８へ
の入力ポートi₀〜i₃は各コードスイツチの状態に
かかわらずすべて“Ｌ”となつており、次に読み
込みたいコードスイツチの出力ポートを“Ｌ”に
し、入力を行なうという具合に行なわれる。例え
ば、低速度設定要素１５のコードスイツチの状態
を読み込みたい場合には、まずマイコン８の出力
ポート₀を“Ｌ”にし、次に入力ポートi₀〜i₃の
状態を読み込むという具合にして、スイツチがオ
ンの場合には“Ｈ”、オフの場合には“Ｌ”の信
号に対応させて読み込むこととなる。 ここで、通常各コードスイツチは回転させて切
り換えるものが採用されるが、この場合、各々の
切り換わりの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ため、上
記境界に於いて各ビツトに対応したスイツチのう
ち１つのみが変化して切り換わつていくようなグ
レイコードの構成とすることが望ましいと言え
る。 上記グレイコードによるコードスイツチの構成
例を下表に示す。

【表】 上記実施例は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ビツト等他のマイコンを使用した場合も本
発明は有効である。又、前記各種設定要素からの
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
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図は最高速度設定
要素による最高速度の設定例を示す図、第７図は
各種速度設定要素の具体的構成例を示す回路図で
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、５……ミシン、６
……速度検出機構、７……可変速度設定要素、８
……マイコン、１３……周波数発電機、１５……
低速度設定要素、１６……中間速度設定要素、１
７……最高速度設定要素。

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、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、前記速度検出機構は、ミシン軸の回転に
   応じて複数個のパルスを発生する周波数発電機に
   て構成し、前記速度設定機構はミシンペダルの動
   きに対応し複数ビツトのデイジタル可変速度設定
   信号を発生する可変速度設定要素と少なくとも低
   速度設定要素を含み複数個の組接点よりなるコー
   ドスイツチを有する複数個の規定速度設定要素と
   より構成し、前記低速度設定要素による速度設定
   信号は前記可変速度設定信号が規定値であるとき
   有効となるようにしたミシン速度設定装置。