JPS642397B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ペダルの規定位置からの離反距離に
応じてミシンを可変速度制御し、反、前記ペダル
の規定位置への移行に従つて前記ミシンを所定の
針位置へ位置決め停止させるような、いわゆる針
定位置停止機能をもつたミシン駆動装置に係る。

従来例の構成とその問題点 従来、かかる針定位置停止の方法としては、第
１図のタイムチヤートで示されるようなものが一
般的に採用されていた。

通常、ミシンはモータによりベルトを介して、
あるいは直接駆動されており、縫製作業者は、前
記ミシンのペダルを操作する事により、制御部を
通じ前記モータ、さらに前記ミシンの可変速度制
御あるいは前記針定位置停止を行ない乍ら所定の
縫製物を完成していくという一連の作業が行なわ
れる。

一般的に、前記ペダルを縫製作業者が全く力を
加えない開放状態（以下中立と呼ぶ）とした場合
は、前記ミシンは停止状態を保持し、前記ペダル
を所定の距離以上踏み込んだ場合には前記ミシン
は駆動され、その踏み込み距離に応じて低速度〜
最高速度までの可変速度制御がなされる。

第１図に於て、前記ペダルが最大踏み込み位置
に踏み込まれた場合にはミシンは最高速度で運転
されている。このような状態から縫製作業者が前
記ペダルを中立位置に復帰させた場合には、まず
前記ペダル位置を検出して信号“PN”を“Ｌ”
→“Ｈ”に切り換え、該信号“PN”により前記
ミシンはその位置決めのための低速度“N_L”（以
下ポジシヨン速度と呼ぶ）の設定がなされ、急激
に減速される。次に前記ポジシヨン速度“N_L”
に達して以後、停止すべき位置を示す針位置信号
“ND”を確認した時点でミシンを位置決め停止
させる。

以上の動作が行なわれるが、ここで前記ポジシ
ヨン速度“N_L”に達してから前記針位置信号
“ND”を確認するまでの時間“T_L”は最長前記
ポジシヨン速度に於ける一回転相当の時間を要す
るものであり、前記ポジシヨン速度に達する時の
回転角度位置により、前記最長時間以下で種々変
化することになる。

前記、時間“T_L”は前記ポジシヨン速度“N_L”
が低速度であるため非常に長く、縫製の能率を著
しく低下させる要因となつている。又、前記時間
“T_L”げ縫製毎に変化し縫製のリズムがかみ合わ
ず、縫製作業が円滑に行なえないという欠点も同
時にあげられている。

このような、縫製能率を改善するには従来の方
式においては、前記ポジシヨン速度“N_L”を高
速度にする以外になく、一方、該速度を引上げる
と位置決め時の停止位置が速度変動・電圧変動な
ど種々の要因により大きく変化する事になり、従
つて針位置が定まらず針定位置停止の機能をはた
さなくなつてしまい縫製作業に支障をきたしてし
まうという問題を生じ、限界があつた。

上述したように、従来の方式は、位置決め時の
最終一針間の縫製に長時間を要し、従つて縫製能
率を低下させるという欠点を有しており、一方こ
れを解決するための前記ポジシヨン速度の高速化
も針位置の停止精度の点で限界があり、このよう
な２つの相反する問題点の対策は非常な困難をと
もなうものであり、何ら解決されていないのが現
状であつた。

発明の目的 本発明は、かかる上述の欠点を除去し、縫製能
率が向上し、しかも針定位置停止精度の良いミシ
ン駆動装置を提供することを目的とするものであ
る。

発明の構成 本発明は、針定位置停止の過程に於て、目標の
停止位置に対する現在の回転角度位置を常に測定
する位置測定手段と瞬時の速度を実測する速度検
出手段とに従つて、複数個の変換素子のうちのい
ずれかを前記実測速度により、又前記変換素子に
含まれ速度設定を指示するデータを前記実測回転
角度位置によりそれぞれ選択するように構成し、
かつ、各々の前記変換素子は前記速度設定値デー
タを前記目標停止位置の通過位置で最大となりそ
の直前で最小となるように配置しておく事によ
り、前記回転角度位置と速度とを実測しつつその
結果により所定の制動曲線でミシンを目標位置に
停止させようとするものであり、上記速度設定値
データの選択により前記制動曲線を自由に選択で
きるという特徴を有しており、従つて最終一針の
縫製時間を十分短くかつ一定にでき、縫製能率を
向上させる事が可能となり、さらに目標停止位置
直前の速度を従来どおりあるいはより低くする事
も可能であるので従来以上にバラツキの少ない針
位置停止精度が実現でき、又、特にデイジタル化
した速度制御システムを構成した場合には、例え
ば近年一般に使用されている一チツプマイクロコ
ンピユータ（以下マイコンと呼ぶ）などを駆使し
て非常に安価に構成できるなど、非常に多大なる
利点を有するものとなる。

実施例の説明 以下第２図のブロツク図に従い本発明の実施例
について述べる。

図において、１は周波数発電機で、ミシンの軸
端に装着されミシンの回転速度に比例した周期を
もつたパルス信号“FP”を一回転に複数個出力
するものである。２は針位置検出器で、周波数発
電機１と同様にミシンの軸端に装着され、ミシン
の針の上位置あるいは下位置に対応して針位置信
号“ND”を発生するものである。３は速度設定
器で、ミシンペダル（図示せず）の状態を検出
し、ペダルの中立位置において信号“PN”を出
力し、踏み込み位置においてその踏み込み距離に
応じて変化する値４ビツトの速度指令信号“SV”
として出力する。４，５はそれぞれクラツチコイ
ルとブレーキコイルで、モータ６の出力部に内蔵
され、該クラツチコイル４の励磁によりその磁気
回路を介し、常時回転している前記モータ６の回
転力をクラツチライニング、出力軸（図示せず）
を通じさらにプーリー、ベルトを介して前記ミシ
ンに伝達し、一方、前記ブレーキコイル５の励磁
によりその磁気回路を介しブレーキライニング
（図示せず）を静止側に圧接係合させ上述のよう
にミシンにその静止力を伝達するという動作が行
なわれる。通常可変速制御は、前記クラツチコイ
ル４への励磁電流を制御し、前記クラツチライニ
ング面の圧接力を制御し、適当なすべりを生じさ
せる事により行なわれる。

その他の部分は、電子回路をブロツク化したも
のであり、デイスクリートIC等に置換でき、こ
れらについては以下の動作説明に従つて遂次説明
を行なうものとする。

まず速度設定器３によりペダルの踏み込みが検
出され信号“PN”が“Ｈ”→“Ｌ”になると、
停止制御手段７は信号“CLD”を短時間“Ｌ”
→“Ｈ”とし、オアゲート８を介しフリツプフロ
ツプ（以下Ｆ／Ｆと呼ぶ）９をセツトし、ドライ
バ１０を介してクラツチコイル４を励磁し前述の
如くしてミシンは起動される。

上述のようにして回転を開始したミシンの速度
は以下の如く、全てデイジタル的に制御される事
になるが、かかる方法については即に特願昭54−
139071号あるいは特願昭54−139073号により明ら
かにされている。

第３図〜第５図に上述速度制御について示して
おり、以下同図もあわせ説明を加える。

前述の如くしてミシンは回転を開始する一方、
前記速度設定器３から速度指令信号“SV”が４
ビツトデータとして出力され、該速度指令信号
“SV”はROM１１のアドレスデータとして与え
られ、該当するROMアドレスの内容を選択する
事により後述する速度設定のための分周回路を示
す速度設定値に変換した後、データセレクタ１２
に出力する。前記データセレクタ１２はそのセレ
クト端子“Ｓ”の入力が“Ｌ”である事により
“Ｂ”側の入力を出力し、従つて前記速度設定器
３からの速度指令信号“SV”に基ずいた速度設
定値“DV”が出力され分周器１３にセツトされ
る。

前記分周器１３は、前記周波数発電機１から出
力されるパルス信号“FP”をセツトされた前記
速度設定値“DV”の回数だけ分周した後、信号
“PD”を出力する。周期カウンタ１４は前記分周
後の信号“PD”の一周期に亘るクロツク発振器
１５からのクロツクパルス信号を計数し、該計数
結果をラツチ回路１６により保持し、８ビツトの
周期データ“T_P”として演算器１７に出力する。
なお、上記クロツクパルス信号は前記分周後の出
力信号“PD”に対して十分短い周期をもつた発
振信号を採用し、その測定誤差等による例えば一
パルス分の周期のバラツキ等によつても速度制御
系が余り影響されない程度の十分短い分解能を有
するパルス信号を選定する必要がある。

前記演算器１７は後述する演算を行なつた後、
該演算結果により、もし前記周期データ“T_P”
が大きい場合（低速である場合）、オアゲート８、
Ｆ／Ｆ９、ドライバ１０を介してクラツチコイル
４を励磁し、もし前記周期データ“T_P”が小さ
い場合（高速である場合）、オアゲート１８、
Ｆ／Ｆ１９、ドライバ２０を介してブレーキコイ
ル５を励磁するように作用し、その作用時間は、
前記演算器１７による演算結果データをプリセツ
トカウンタ２１に８ビツトデータとしてプリセツ
トし、該データ回数だけ前記クロツクパルス信号
を計数する事により決定され、この作用時間が経
過した後、前記Ｆ／Ｆ９あるいはＦ／Ｆ１９はリ
セツトされ、前記クラツチコイル４あるいはブレ
ーキコイル５はオフされる。

このようにして、前記周波数発電機１から出力
されるパルス信号“FP”の分周後のデータ
“TP”を実測し、演算を行なつた後、次の分周後
の周期間に於いてクラツチコイル４またはブレー
キコイル５の制御を行なう如く、逐次実測・制御
がなされるが、ここで、さらにその詳細について
第３図〜第５図に示しており、以下同図に従つて
述べる。

第３図は、前記演算器１７による演算式の一例
をグラフに表わしたものであり、T_CBAT_P−Ｂ…
…(1)（但しＡ、Ｂ；常数、T_P；実測周期、T_CB；
クラツチまたはブレーキ投入時間、を示す）なる
直線式を示している。

上記(1)式に於いて常数Ａは実測周期T_Pに対す
るクラツチ・ブレーキ投入時間T_CBの変化割合を
決定するものであり、従つて速度制御系のゲイン
を決定する常数と考えられ、速度制御系の安定
性、あるいは応答性を考慮して決定される。一
方、常数Ｂはミシンの回転速度を決定するもので
あり、ミシンの負荷が定まり、前記分周回数が０
に於ける速度（以下基準速度と呼ぶ）をいくらに
するか決定すれば一義的に定まるものである。

もし、同図に示すα点でミシンが安定に運転し
ている場合には第４図ａに示すように周期T_P1に
於いてT_CB1なるデユーテイサイクルに従つたクラ
ツチ電流I_Cが流れ、ミシンの負荷と釣り合うこと
になる。

第４図ｂには加速の状態を示しており、前記ミ
シンが加速するに従い実測周期T_Pは短くなり、
従つて前記演算式による演算結果もT_C1，T_C2，
T_C3と次第に減じられ、クラツチ電流I_Cは低下し
ミシン負荷と釣り合う安定状態に移行するまで上
記動作が繰り返される。

一方、同図ｃには次第にミシンが減速する過程
を示しており、前記実測周期“T_P”の増大と共
にブレーキオン時間がT_B1，T_B2と減じ、さらに
クラツチオン時間がT_C1，T_C2，T_C3と増大し、従
つてブレーキ電流I_Bの低下からクラツチ電流I_Cの
増大へと切りかわる過程を表わしている。

以上は前記基準速度に於ける動作について述べ
たが、前記実測周期“T_P”として前記分周回数
ｎだけの分周を行なつた後のデータを代入する事
によりミシンの負荷の回転速度による変化に対し
て速度制御系のゲインが十分高い場合には下記の
第(2)式に示すような有段階のミシン速度が得られ
る。

N_S＝（ｎ＋１）N_L ……(2) （但しｎ；分周回数 N_S；ミシン速度 N_L；基準速度） 上述した事から前記ペダル位置に対応する前記
速度指令信号“SV”の４ビツトデータが示す前
記ROM１１の各アドレスに対し、上記分周回数
を適当に割り付ける事により、前記ペダルの踏込
位置に対するミシン速度設定が可能となる事は明
らかであり、第５図にその一例を示している。な
お、（ ）内には前記分周回数ｎを示している。

以上のようにして前記ペダルが踏み込まれた場
合の可変速度制御がなされるが、次にペダルが中
立にされた場合の動作について述べる。

ここで、２２は位置カウンタを示し、ミシンの
駆動中に於いて、一回転毎に前記針位置信号
“ND”の前エツジでリセツトされつつ、前記周
波数発電機１からのパルス信号“FP”の計数を
繰り返しており、従つてその出力“Ｐ”は前記針
位置信号“ND”の前エツジを基準とした回転角
位置データを示しているものである。例えば前記
周波数発電機１として160極のものを使用した場
合、前記位置データ“Ｐ”は８ビツトのバイナリ
値として０〜160の回転角度位置データをもつ事
になる。さらに該位置データ“Ｐ”はROM２
３、ROM２４、ROM２５のアドレスを指示し、
前記各ROMには各アドレスに対応して前記分周
回数ｎに相当する速度設定値が割付けられてい
る。

上記各ROMへのデーター割付の例を第６図に
示している。同図に示すように、前述の位置デー
タ“Ｐ”に対するデータを５種類とし、各アドレ
スに対して（ ）内に示すデータを割付けてい
る。すなわちROM２３は６〜２、ROM２４は
９〜５、ROM２５は４〜０を前記位置データに
対して、前記針位置信号の前エツジが通過した位
置が最大となりその直前が最小となるように５段
階に割り付けている。

前述の如くペダルが踏み込まれ、ミシンが高速
で運転している状態からペダルが中立にされた場
合には、まず速度設定器３により前記ペダルの中
立が検出され、出力信号“PN”を“Ｌ”→
“Ｈ”にし、この出力信号“PN”はデータセレ
クタ１２を“Ａ”入力の選択状態に切りかえると
共に、停止制御手段７に対して針定位置停止制御
を開始するよう指示を与える。

ここで、前記停止制御手段７は通常マイコンで
構成され、その制御動作例を第７図にフローチヤ
ートで示しており、以下同図に従いその動作につ
いて述べる。

メインルーチンでは、前記ペダルが踏み込まれ
ている場合には２６ですべてのフラグ類、及びＣ
１〜Ｃ３出力は初期状態にされている。次にペダ
ルが中立にされ前記信号“PN”が“Ｌ”→
“Ｈ”になると、前記分周後のパルス信号“T_P”
の割込入力によりT_P割込の処理は２７に示すよ
うにまずＣ１を“Ｌ”にし、前記ROM２３を選
択する。前述の如くして選択されたROM２３の
データが前記データセレクタ１２を介して前記分
周器１３にセツトされ、前記パルス信号“FP”
は設定された分周回数“DV”だけ分周された
後、その周期が実測され“T_P”として次のサイ
クルで再び前記停止制御手段７に与えられる。こ
のようにして測定した周期“T_P”が設定T_P1以上
かどうかを２８で判定する。すなわち、この判定
は第６図に於ける２点鎖線で示す速度以上かどう
かの判定であり、もしも高速であれば次に２９で
Ｃ２を“Ｌ”にし前記ROM２４を選択する。

選択されたROM２４は前記位置データ“Ｐ”
に従つた速度設定値９〜５を出力しつつ、３０で
実測された周期“T_P”が設定値“T_P1”以上かど
うかの判定をくり返し実測周期“T_P”が設定値
“T_P1”以上となつた時点でFLN１をセツトする。

以後、３１で前記針位置信号“ND”の前エツ
ジを確認した時点でPLN２をセツトすると共に
Ｃ３を“Ｌ”にし、前記ROM２５を選択し逐次
速度設定を下げていくようにシーケンシヤルな制
御がなされる。

上記の如くして、第６図に於けるROM２５の
速度設定値“０”が選択されミシンが最も低速度
である前記基準速度に設定された後３２に示すよ
うに前記針位置信号“ND”の前エツジを検出し
た時点で停止に要する時間のみ“BRD”信号を
出力し、前記ブレーキコイル５を励磁し、ミシン
をあらかじめ定められた針位置に停止させ、一連
の針定位置停止制御を完結する。

上記動作は、ミシンが高速から停止する場合に
ついて述べており、このような場合には前記
ROM２４に従つた速度設定を繰り返しつつその
速度を実測し、該実測値が設定の速度以下となつ
た時点以後ををシーケンシヤルな制御に切りか
え、逐次設定速度を低下し、前記針位置信号
“ND”の前エツジを検出した時点でROM２５を
選択しさらに設定速度を回転角度位置に従つて低
下させ、前記針位置信号“ND”の手前で基準速
度の設定速度にした後、その前エツジでミシンの
針を定位置停止させるという具合に行なわれる。
なお、第６図におけるROM２３に基づく設定以
下の速度からの前記針定位置停止制御は、いきな
りROM２５の設定速度に従つて制動される事に
よりなされる。

上述の高速からの停止の過程をタイムチヤート
で第８図に示す。同図に於いてはミシンが高速か
ら前記針定位置停止制御を行なつた場合について
示しており、この様な場合には、ROM２４に基
づく設定が実測した前記回転角度位置に従つて繰
り返されており、この間は前記ブレーキコイルは
フル励磁され最大の傾斜（負の加速度）でもつて
ミシンは減速され、前記ROM２４に基づく設定
速度に達した“P1”点に於てミシンは前記シー
ケンシヤルな制御へと移行し、ROM４及び
ROM２５によつて設定された制動曲線に従つて
ミシンの速度は低下し、最終的に定められた針位
置に停止する事になる。

ここで、上述の目標位置への停止制御はROM
２４及び２５に従つて行なつているが、さらに高
速側の制御を行なうべくその数を増加する事も可
能であり本発明の目的は達せられるが、迅速に目
標の針位置に停止させるという観点から余り高速
側を制御しその傾斜をゆるやかにする事は得策で
なく、本発明の適用例に示したように、目標停止
位置の一針〜二針手前を上記シーケンシヤルな制
動制御区間とすれば最も有効に目標が達せられ
る。

第８図に於ける停止前の一針の縫製に要する時
間T_EはROM２５の速度設定値を選択しその一回
転の制動曲線の傾斜を変える事により可能とな
る。但し最大の傾斜は前述のブレーキコイルをフ
ル励磁した場合の傾斜により制限される。

また、針を所定位置に停止させる場合の停止位
置は、電源電圧変動によるブレーキ力の変動や前
記ブレーキライニング表面の摩擦力の変動等によ
り変動するが、同図に示す停止前の前記基準速度
“N_L”を低下させる事により上記変動幅を小さく
できることは一般に明らかであり、そのように構
成する事により本発明は一段とその効果を発揮す
るものである。すなわち、前記ペダルが中立にさ
れて以後、第(1)式の常数Ｂを大きくし、従つて前
記基準速度N_Lを低くするようにして容易に実現
できる。

なお、上述した実施例の構成はすべてデイジタ
ル化したものであり、その大部分を１チツプマイ
クロコンピユータで構成する事が可能となる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明は、ミシ
ンの針を目標位置に停止させる過程に於いて、回
転角度位置及び回転速度を実測し、該実測結果に
よりあらかじめ制動曲線データを格納している変
換素子の該データを選択しかつ速度設定を行ない
つつ、前記制動曲線に従つてミシンを所定の目標
位置に停止させるという思想に基づくものであつ
て、本発明によれば従来長時間を要していた最終
停止する手前の一針間の縫製時間を短くかつ一定
にすることができ、従つて縫製能率が向上し、
又、操作性が改善され、しかも停止位置の精度を
一段と向上する事が可能となり、かつ安価に構成
できるというように種々の特徴を有しており、そ
の効果は非常に大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の動作を示す説明図、第２図は
本発明の構成を示すブロツク図、第３図〜第５図
は可変速制御の動作説明図、第６図は変換素子の
速度設定データの構成例を示す説明図、第７図は
本発明の動作を示す説明図、第８図は本発明のミ
シン速度と時間との関係を示す説明図である。 １……周波数発電機、２……針位置検出器、３
……速度設定器、４……クラツチコイル、５……
ブレーキコイル、６……モータ、７……停止制御
手段、１１，２３〜２５……ROM、１２……デ
ータセレクタ、１３……分周器、１４……周期カ
ウンタ、１７……演算器、２１……プリセツトカ
ウンタ、２２……位置カウンタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ミシンと、前記ミシンを駆動するモータと、
   前記ミシンの回転速度に比例して変化する周期を
   もつたパルス信号を発生する周波数発電機と、前
   記ミシンの所定の針位置を検出し針位置信号を出
   力する針位置検出器と、ペダルの規定位置におい
   て停止指令信号を出力し前記規定位置からの離反
   距離に応じて速度指令信号を出力する速度設定器
   と、前記針位置信号によりリセツトされると共に
   前記パルス信号を計数し、回転角度信号を出力す
   る位置測定手段と、前記ミシンの回転速度を検出
   し実速度信号を出力する速度検出手段と、前記回
   転角度信号を針位置信号が通過した時点で最大と
   なりその直前で最小となるような速度設定値に変
   換する変換手段と、前記モータの速度を制御する
   速度制御手段とより成り、前記速度制御手段は、
   前記ペダルが前記規定位置以外の位置に移動され
   た場合には前記速度指令信号に従つて作動し、前
   記停止指令信号が出力された場合の定位置停止過
   程においては前記変換手段からの速度設定値に従
   つて作動した後、前記針位置信号を検出した時点
   で前記ミシンを位置決め停止させるよう構成した
   ミシン駆動装置。 ２ 速度検出手段は、クロツクパルスを発生する
   クロツク発振器及びカウンタを含み、周波数発電
   機のパルス信号の一周期間における前記クロツク
   パルス信号数を計数し、該計数結果を実速度信号
   として出力するよう構成した特許請求の範囲第１
   項記載のミシン駆動装置。 ３ 切換手段に含まれる変換素子をROMで構成
   し、位置信号に従つて前記ROMのアドレスを指
   定すると共に、前記ROMを複数個備え、実速度
   信号に従つて前記複数個のROMのうちの一つを
   選択するよう構成した特許請求の範囲第１項記載
   のミシン駆動装置。