KR20120058423A - Control device for sewing machine and sewing machine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 재봉기에 사용되는 스테핑 모터의 구동을 제어하는 제어장치, 및 제어장치를 구비한 재봉기에 관한 것이다.The present invention relates to a control device for controlling the driving of a stepping motor used in a sewing machine, and a sewing machine having a control device.
스테핑 모터는, 회전축의 각도를 정확히 위치결정할 수 있는 전동기로서 알려져 있으며, 최근에는 재봉기에도 많이 이용되어 오고 있다. 스테핑 모터에는 많은 종류가 있는데, 2개의 코일이 서로 다른 여자(勵磁) 타이밍으로 여자됨으로써 동작하는 2상(相) 스테핑 모터가 알려져 있다.Stepping motors are known as electric motors capable of accurately positioning the angle of a rotating shaft, and have been used in sewing machines in recent years. There are many types of stepping motors. Two-phase stepping motors are known in which two coils are operated by exciting at different excitation timings.
스테핑 모터의 제어로서, 예컨대 특허문헌 1에는, 스테핑 모터의 코일의 양단을 각각 전원장치의 양극에 접속하는 2개의 스위칭 소자와, 상기 코일의 양단을 각각 어스에 접속하는 2개의 스위칭 소자를 갖는 H 브릿지 회로를 구비하고, 상기 스테핑 모터가 정지상태인 경우에, 상기 코일의 자기유도에 의해 해당 코일로부터 흐르는 전류가 상기 코일 자체로 환류(還流)되도록 상기 스위칭 소자의 ON/OFF를 제어하는 재봉기의 스테핑 모터의 구동장치가 기재되어 있다.As control of a stepping motor, for example,
특허문헌 1에 기재된 기술은, 스테핑 모터를 구동하는 전류를 감소시킬 때의 응답성이 낮기 때문에, 스테핑 모터에 대한 전류지령값보다 많은 전류가 스테핑모터에 흐르는 현상이 발생하는 경우가 있었다. 그 결과, 특허문헌 1에 기재된 기술은 소비전력을 충분히 제어할 수 없게 될 우려가 있었다. 본 발명은, 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 재봉기에 사용되는 스테핑 모터의 소비전력을 저감시키는 것을 목적으로 한다.Since the technique of
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 재봉기의 소정의 작동장치를 구동시키는 스테핑 모터의 코일의 양단을 각각 전원의 양극에 접속할 수 있는 2개의 양극측 스위칭 소자와, 상기 코일의 양단을 각각 어스에 접속할 수 있는 2개의 어스측 스위칭 소자를 갖는 구동회로와,In order to solve the above problems and achieve the object, the present invention, two anode-side switching elements that can connect both ends of the coil of the stepping motor for driving the predetermined operating device of the sewing machine to the anode of the power supply, respectively, and the coil A driving circuit having two earth-side switching elements each of which is capable of connecting both ends of the earth to earth;
상기 구동회로를 제어하는 제어수단을 구비한 재봉기의 제어장치로서,A control device for a sewing machine having control means for controlling the drive circuit,
상기 제어수단은,The control means,
상기 스테핑 모터에 대한 전류지령값과 상기 스테핑 모터에 흐르는 전류의 구동전류값의 편차를 구하여, 상기 편차에 소정의 게인을 부여한 전류값 편차를 생성하는 편차 생성부와,A deviation generator which obtains a deviation between a current command value for the stepping motor and a drive current value of a current flowing through the stepping motor, and generates a current value deviation in which the predetermined gain is given to the deviation;
상기 전류값 편차로부터 상기 구동신호를 생성하는 구동신호 생성부와,A drive signal generator for generating the drive signal from the current value deviation;
상기 코일의 자기유도에 의해 상기 코일로부터 흐르는 전류를 상기 코일 자체로 환류하도록 상기 구동회로가 제어되는 경우에 있어서, 상기 구동전류값의 절대값과 상기 전류지령값의 절대값을 비교하여, 상기 게인을 조정하는 게인 조정부In the case where the driving circuit is controlled to reflux the current flowing from the coil to the coil itself by magnetic induction of the coil, the absolute value of the driving current value is compared with the absolute value of the current command value, and the gain is obtained. Gain adjustment section to adjust
를 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.
본 발명의 바람직한 양태로서, 상기 게인 조정부는, 상기 구동전류값의 절대값이 상기 전류지령값의 절대값 이상일 때에는, 상기 구동전류값의 절대값이 상기 전류지령값의 절대값보다 작을 때보다도 상기 게인을 크게 하는 것이 바람직하다.In a preferred aspect of the present invention, the gain adjusting unit is further configured such that when the absolute value of the drive current value is greater than or equal to the absolute value of the current command value, the gain adjusting unit is larger than the absolute value of the drive current value than the absolute value of the current command value. It is desirable to increase the gain.
본 발명의 바람직한 양태로서, 상기 스테핑 모터가 소정의 회전속도 이하에서, 상기 코일의 자기 유도에 의해 상기 코일로부터 흐르는 전류를 상기 코일 자체로 환류하도록 상기 양극측 스위칭 소자 및 상기 어스측 스위칭 소자가 제어되는 것이 바람직하다.In a preferred aspect of the present invention, the anode-side switching element and the earth-side switching element are controlled such that the stepping motor returns a current flowing from the coil to the coil itself by a magnetic induction of the coil at a predetermined rotation speed or less. It is preferable to be.
본 발명의 바람직한 양태로서, 상기 작동장치가, 피(被)봉제물에 대해 임의의 위치로 바늘의 낙하가 이루어지도록, 재봉바늘에 대하여 상기 피봉제물을 상대적으로 위치결정하는 위치결정기구인 것이 바람직하다.In a preferred aspect of the present invention, it is preferable that the operating device is a positioning mechanism for relatively positioning the sewing object with respect to the sewing needle such that the needle falls to an arbitrary position with respect to the sewing object. Do.
상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 구체적으로는, 재봉기의 소정의 작동장치를 구동시키는 스테핑 모터를 제어하는 재봉기의 제어장치로서,In order to solve the above problems and achieve the object, the present invention, specifically, as a control device of the sewing machine for controlling a stepping motor for driving a predetermined operating device of the sewing machine,
상기 스테핑 모터의 코일의 양단을 각각 전원의 양극에 접속할 수 있는 2개의 양극측 스위칭 소자 및 상기 코일의 양단을 각각 어스에 접속할 수 있는 2개의 어스측 스위칭 소자를 갖는 구동회로와,A driving circuit having two anode-side switching elements capable of connecting both ends of the coil of the stepping motor to the anode of the power supply, and two earth-side switching elements connecting both ends of the coil to the earth, respectively;
상기 스테핑 모터에 대한 전류지령값을 생성하고, 또한 상기 코일의 자기유도에 의해 상기 코일로부터 흐르는 전류를 상기 코일 자체로 환류하도록 상기 양극측 스위칭 소자 및 상기 어스측 스위칭 소자를 구동하는 전력절약형 제어를 실행시키기 위한 제어전환지령을 생성하는 제어신호 생성부와,Power saving control for driving the positive electrode side switching element and the earth side switching element to generate a current command value for the stepping motor and to reflow the current flowing from the coil to the coil itself by magnetic induction of the coil; A control signal generation unit for generating a control switching command for execution;
상기 스테핑 모터에 대한 전류지령값과 상기 스테핑모터에 흐르는 전류의 구동전류값의 편차를 구하여, 상기 편차에 소정의 게인을 부여한 전류값 편차를 생성하는 편차 생성부와,A deviation generator which obtains a deviation between a current command value for the stepping motor and a drive current value of a current flowing through the stepping motor, and generates a current value deviation in which the predetermined gain is given to the deviation;
상기 전류값 편차로부터 상기 스테핑모터를 구동하기 위한 구동신호를 생성하여, 상기 2개의 양극측 스위칭 소자 및 상기 2개의 어스측 스위칭 소자에 입력하는 구동신호 생성부와,A driving signal generator for generating a driving signal for driving the stepping motor from the current value deviation and inputting the two anode-side switching elements and the two earth-side switching elements;
상기 전력절약형 제어의 실행시에 있어서, 상기 구동전류값의 절대값이 상기 전류지령값의 절대값 이상일 때에는, 상기 구동 전류값의 절대값이 상기 전류 지령값의 절대값보다 작을 때보다도 상기 게인을 크게 하는 게인 조정부In the execution of the power saving type control, when the absolute value of the drive current value is greater than or equal to the absolute value of the current command value, the gain is increased more than when the absolute value of the drive current value is smaller than the absolute value of the current command value. Gain adjustment part to enlarge
를 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.
더욱이, 본 발명은 피봉제물에 대하여 임의의 위치로 바늘의 낙하가 이루어지도록, 재봉바늘에 대하여 상기 피봉제물을 상대적으로 위치결정하는 위치결정기구를 구동하는 스테핑 모터의 동작을 제어한다.Furthermore, the present invention controls the operation of the stepping motor for driving the positioning mechanism for relatively positioning the sewing object relative to the sewing needle such that the needle falls to an arbitrary position with respect to the sewing object.
또한, 본 발명은, 소정의 작동장치를 구동하는 상기 스테핑 모터와,In addition, the present invention, the stepping motor for driving a predetermined operating device,
상기 스테핑 모터의 코일의 양단을 각각 전원의 양극에 접속할 수 있는 2개의 양극측 스위칭 소자와, 상기 코일의 양단을 각각 어스에 접속할 수 있는 2개의 어스측 스위칭 소자를 갖는 구동회로와,A drive circuit having two anode side switching elements each of which can connect both ends of the coil of the stepping motor to an anode of a power supply, and two earth side switching elements each of which can connect both ends of the coil to earth;
상기 구동회로를 제어하는 제어수단을 갖는 재봉기로서,A sewing machine having control means for controlling the drive circuit,
상기 제어수단은,The control means,
상기 스테핑 모터에 대한 전류지령값과 상기 스테핑 모터에 흐르는 전류의 구동전류값의 편차를 구하여, 상기 편차에 소정의 게인을 부여한 전류값 편차를 생성하는 편차 생성부와,A deviation generator which obtains a deviation between a current command value for the stepping motor and a drive current value of a current flowing through the stepping motor, and generates a current value deviation in which the predetermined gain is given to the deviation;
상기 전류값 편차로부터 상기 구동신호를 생성하는 구동신호 생성부와,A drive signal generator for generating the drive signal from the current value deviation;
상기 코일의 자기유도에 의해 상기 코일로부터 흐르는 전류를 상기 코일 자체로 환류하도록 상기 구동회로가 제어되는 경우에 있어서, 상기 구동전류값의 절대값과 상기 전류지령값의 절대값을 비교하여, 상기 게인을 조정하는 게인 조정부In the case where the driving circuit is controlled to reflux the current flowing from the coil to the coil itself by magnetic induction of the coil, the absolute value of the driving current value is compared with the absolute value of the current command value, and the gain is obtained. Gain adjustment section to adjust
를 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.
본 발명은 재봉기에 사용되는 스테핑 모터의 소비전력을 저감시킬 수 있다.The present invention can reduce the power consumption of the stepping motor used in the sewing machine.
도 1은 스테핑 모터 및 본 실시형태에 관한 재봉기용 스테핑 모터 제어장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 실시형태에 관한 모터 제어장치의 장치구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 실시형태에 관한 모터 제어장치가 갖는 신호연산부의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 4는 제어신호의 생성방법을 나타내는 설명도이다.
도 5는 제어신호의 생성방법을 나타내는 설명도이다.
도 6은 스테핑 모터의 여자방법을 설명하는 모식도이다.
도 7은 스테핑 모터의 구동시에서의 구동회로의 동작을 나타내는 설명도로서, 7-1은, 제 1 양극측 소자와 제 2 어스측 소자가 ON상태이고, 제 2 양극측 소자와 제 1 어스측 소자가 OFF상태인 것을 나타내며, 7-2는 제 2 양극측 소자와 제 1 어스측 소자가 ON상태이고, 제 1 양극측 소자와 제 2 어스측 소자가 OFF상태인 것을 나타낸다.
도 8은 스테핑 모터의 코일을 흐르는 전류의 변화를 나타내는 모식도이다.
도 9는 스테핑 모터의 코일을 흐르는 전류의 변화를 나타내는 모식도이다.
도 10은 스테핑 모터의 코일을 흐르는 전류의 변화를 나타내는 모식도이다.
도 11은 전력절약형 제어를 실행할 때의 구동회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 전력절약형 제어를 실행할 때의 구동회로의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 전력절약형 제어시에, 스테핑 모터의 코일을 흐르는 전류의 변화를 나타내는 모식도이다.
도 14는 전력절약형 제어시에, 스테핑 모터의 코일을 흐르는 전류의 변화를 나타내는 모식도이다.
도 15는 본 실시형태의 전력절약형 제어에 있어서의 게인의 설정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 16은 본 실시형태의 전력절약형 제어에 있어서의 게인의 설정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 17은 본 실시형태의 전력절약형 제어에 있어서의 구동전류값의 변화를 나타내는 모식도이다.
도 18은 모터 제어장치에 의한 스테핑 모터의 제어예를 나타내는 플로우차트이다.
도 19는 본 실시형태에 관한 모터제어장치에 의해 제어되는 스테핑 모터를 구비한 재봉기의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 20은 도 19에 도시된 재봉기의 위치결정기구를 나타내는 사시도이다.1 is a schematic diagram showing a stepping motor and a stepping motor control apparatus for a sewing machine according to the present embodiment.
Fig. 2 is a diagram showing the device configuration of the motor control apparatus according to the present embodiment.
3 is an explanatory diagram showing a configuration of a signal calculation unit of the motor control apparatus according to the present embodiment.
4 is an explanatory diagram showing a method of generating a control signal.
5 is an explanatory diagram showing a method of generating a control signal.
6 is a schematic diagram illustrating a method of stepping motor.
Fig. 7 is an explanatory diagram showing the operation of the driving circuit when the stepping motor is driven. In Fig. 7-1, the first anode side element and the second earth side element are in an ON state, and the second anode side element and the first earth are shown. 7-2 shows that the second anode side element and the first earth side element are in the ON state, and the first anode side element and the second earth side element are in the OFF state.
8 is a schematic diagram showing a change in current flowing through a coil of a stepping motor.
9 is a schematic diagram showing a change in current flowing through a coil of a stepping motor.
10 is a schematic diagram illustrating a change in current flowing through a coil of a stepping motor.
Fig. 11 is a diagram for explaining the operation of the driving circuit when executing power saving control.
Fig. 12 is a diagram for explaining the operation of the drive circuit when executing power saving control.
It is a schematic diagram which shows the change of the electric current which flows through the coil of a stepping motor at the time of power saving control.
14 is a schematic diagram showing a change in current flowing through a coil of a stepping motor during power saving control.
Fig. 15 is a conceptual diagram for explaining the setting of gain in the power saving control of the present embodiment.
Fig. 16 is a conceptual diagram for explaining the setting of the gain in the power saving control of the present embodiment.
Fig. 17 is a schematic diagram showing the change of the drive current value in the power saving control of the present embodiment.
18 is a flowchart showing an example of control of a stepping motor by the motor controller.
19 is a perspective view showing an example of a sewing machine provided with a stepping motor controlled by the motor control apparatus according to the present embodiment.
20 is a perspective view showing the positioning mechanism of the sewing machine shown in FIG.
본 발명을 실시하기 위한 형태(실시형태)에 대하여 도면을 참조하며 상세히 설명하도록 한다. 이하의 실시형태에 기재된 내용에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에 기재한 구성요소에는 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것이나 실질적으로 동일한 것이 포함된다. 더욱이, 이하에 기재된 구성요소는 적절히 조합할 수 있다. 본 발명은 X-Y 방향의 구동에 스테핑 모터를 이용하는 재봉기이면, 공업용 재봉기이든 가정용 재봉기이든 상관없이 적용가능하다.EMBODIMENT OF THE INVENTION The form (embodiment) for implementing this invention is demonstrated in detail, referring drawings. This invention is not limited by the content described in the following embodiment. In addition, the component described below includes what can be easily assumed by those skilled in the art, but what is substantially the same. Moreover, the component described below can be combined suitably. If the sewing machine using a stepping motor for driving in the X-Y direction, the present invention can be applied regardless of industrial sewing machine or home sewing machine.
본 실시형태에 있어서, 스테핑 모터(30)는, 재봉기의 위치결정기구를 구동하기 위해 이용되지만, 노루발 상승기구, 이송량 조정기구 등 재봉기의 다른 기구를 구동하기 위해 이용되어도 무방하다. 본 실시형태에 있어서, 스테핑 모터(30)는 이른바 PM(Permanent Magnet)형의 2상 스테핑 모터인데, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 스테핑 모터(30)는 회전축(31), 회전자(32), 고정자(33), 코어부(33a,33b), 코일(34a,34b)을 포함한다.In the present embodiment, the stepping
회전자(32)는, 스테핑 모터(30)의 회전축(31)에 연결되어, 스테핑 모터(30)의 하우징에 의해 회전가능하게 설치된 원기둥형상의 구조체이다. 회전자(32)는 영구자석 등의 자성체이다. 고정자(33)는 회전자(32)의 주위에 설치된 원통형상의 자성재료(예컨대, 철)이다. 고정자(33)는, 그 내주부에 회전자(32)를 향해 돌출되는 코어부(33a,33b)를 갖는다. 코일(34a,34b)은 코어부(33a,33b)에 감긴 권선이다. 코일(34a,34b)은 전류가 흐름에 따라 여자되어 전자석으로서 기능한다.The
스테핑 모터(30)의 동작은, 재봉기 본체 내에 설치되거나 혹은 재봉기 본체 외부의 제어박스에 설치된 재봉기의 제어장치(이하, 필요에 따라 '모터 제어장치'라 함 ; 1)에 의해 제어된다.The operation of the stepping
모터 제어장치(1)는 제어신호 생성부(2)와, 신호 연산부(4)와, 각각의 코일(34a,34b)에 대응된 구동회로(6,6)를 포함한다. 모터 제어장치(1)는 스테핑 모터(30)에 대한 지령회전각도에 따른 여자패턴에 대응된 구동신호를 생성하며, 이것에 기초하여, 각각의 코일(34a,34b)에 전류를 흘림으로써 이들을 여자한다. 이로써, 자성체의 회전자(32)가 코일(34a,34b)의 여자 패턴에 따른 회전각도로 회전하여, 여자 패턴이 변화할 때까지 상기 회전각도로 유지된다.The
모터 제어장치(1)에 의해 흐르는 코일(34a,34b)의 전류의 방향(도 1에 도시된 예에서는 코일(34a)이 화살표 A,B로 나타내는 방향이며, 코일(34b)이 화살표 C,D로 나타내는 방향)은, 구동회로(6)의 구동에 따라 변화한다.Direction of current of the
다음으로, 모터 제어장치(1)에 대해 설명한다.Next, the
도 2에 있어서, 모터 제어장치(1)는 스테핑 모터(30), 구체적으로는 구동회로(6)를 제어하는 장치이다.In FIG. 2, the
상술한 바와 같이, 모터 제어장치(1)는, 제어신호 생성부(2)와, 신호 연산부(4)와, 구동회로(6)를 포함한다. 또, 모터 제어장치(1)는, 도 1에 도시된 스테핑 모터(30)가 갖는 각각의 코일(34a,34b)에 대응된 수만큼 구동회로(6)를 갖는데, 설명의 편의상 이하에 나타낸 예에서는 한쪽 구동회로(6)만 나타낸다.As described above, the
제어신호 생성부(2)는, 스테핑 모터(30)의 동작을 제어하기 위한 지령값으로서의 전류 지령값(Ic)을 연산하여 생성하며, 신호 연산부(4)로 송신한다. 전류지령값(Ic)은 아날로그 신호이다. 또, 제어신호 생성부(2)는 전력절약형 제어와, 그 밖의 제어를 전환하기 위한 제어전환지령(P1,P2)을 생성하여, 신호 연산부(4)로 송신한다.The
전력절약형 제어는, 스테핑 모터(30)가 갖는 코일(34a(34b))의 자기 유도에 의해 코일(34a(34b))로부터 흐르는 전류를 코일(34a(34b)) 자체로 환류하도록 구동회로(6)를 제어하는 것이다. 즉, 전력절약형 제어는, 스테핑 모터(30)가 갖는 코일(34a(34b))의 자기 유도에 의해 코일(34a(34b))로부터 흐르는 전류를 코일(34a(34b)) 자체로 환류하도록, 구동회로(6)가 갖는 양극측 스위칭 소자(60a,60c) 및 어스측 스위칭 소자(60b,60d)를 구동하는 제어이다. 전력절약형 제어에 대해서는 후술하도록 한다.The power saving type
제어신호 생성부(2)는, 예컨대 CPU(Central Processing Unit : 중앙연산장치) 또는 MCU(Micro Computer Unit : 마이크로 컴퓨터 장치)이다.The
제어신호 생성부(2)는 스테핑 모터(30)의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써, 스테핑 모터(30)를 회전시키거나, 정지시키거나, 스테핑 모터(30)에 대하여 상술한 전력절약형 제어를 실행한다.The
제어신호 생성부(2)는, 펄스 주파수로부터 모터의 회전 수를 인식하여, 제어전환지령(P1,P2)을 생성하여도 무방하며, 스테핑 모터(30)의 회전 수를 계측하는 도시되지 않은 엔코더로부터의 신호에 의해 스테핑 모터(30)의 회전 수를 인식하여, 제어전환지령(P1,P2)을 생성하여도 무방하다.The
신호 연산부(4)는, 제어신호 생성부(2)가 생성한 전류지령값(Ic)과, 구동전류값(Id)과, 제어전환지령(P1,P2)에 기초하여 스테핑 모터(30)를 구동하기 위한 구동신호(Sd1,Sd2)를 생성한다.The
그리고, 신호 연산부(4)는, 생성된 구동신호(Sd1,Sd2)를 구동회로(6)에 부여함으로써, 스테핑 모터(30)의 코일(34a,34b)에 전류를 흘려 스테핑 모터(30)를 회전 또는 정지시킨다. 즉, 신호 연산부(4)의 구동신호(Sd1,Sd2)에 의해 구동회로(6)를 통해 스테핑 모터(30)를 제어한다.Then, the
이와 같이, 본 실시형태에 있어서 스테핑 모터(30)의 구동에는, 스테핑 모터(30)를 회전시키는 것과, 스테핑 모터(30)를 정지시키는 것 양쪽 모두가 포함된다.As described above, the driving of the stepping
또한, 구동신호(Sd1,Sd2)는, 스테핑 모터(30)를 PWM(Pulse Width Modulation : 펄스 폭 변조) 제어하기 위한 신호이다.The drive signals Sd1 and Sd2 are signals for controlling the stepping
신호 연산부(4)는, 상술한 기능을 실현하기 위한 처리장치(예컨대, 마이크로 컴퓨터)로서, 본 실시형태에서는 DSP(Digital Signal Processor : 디지털 신호처리장치)를 이용한다. DSP는 특정 처리에 특화된 마이크로 프로세서이다. 신호 연산부(4)의 상세에 대해서는 후술하도록 한다.The
구동회로(6)는 스테핑 모터(30)가 갖는 코일(34a(34b))의 양단의 도전부를 각각 전원(62)의 양극에 접속할 수 있는 2개의 양극측 스위칭 소자(60a,60c) 및 코일(34a(34b))의 양단의 도전부를 각각 어스(63)에 접속할 수 있는 2개의 어스측 스위칭 소자(60b,60d)를 갖는다.The
이와 같이 구동회로(6)는 풀 브릿지 회로이다. 구동회로(6)는 각각의 양극측 스위칭 소자(60a,60c) 및 각각의 어스측 스위칭 소자(60b,60d)와 병렬로 접속된 다이오드(61a,61c) 및 다이오드(61b,61d)를 갖는다. 다이오드(61a,61c) 및 다이오드(61b,61d)는, 어스(63)로부터 전원(62)의 양극을 향해 전류를 흘릴 수 있도록 접속된다.In this way, the
이러한 구성에 의해, 전원(62)으로부터의 전류가 다이오드(61a,61c) 및 다이오드(61b,61d)에 흐르는 일이 없으며, 전원(62)에 의한 전류의 방향과는 반대인 방향의 전류가 흘렀을 경우, 이 전류는 다이오드(61a,61c) 및 다이오드(61b,61d)를 흐른다. 구동회로(6)가 이와 같이 구성됨에 따라, 상기 반대 방향의 전류가 다이오드(61a,61c) 및 다이오드(61b,61d)에 흐름으로써 양극측 스위칭 소자(60a,60c) 및 어스측 스위칭 소자(60b,60d)의 파손을 회피한다.With this configuration, the current from the
즉, 다이오드(61a,61c) 및 다이오드(61b,61d)는, 양극측 스위칭 소자(60a,60c) 및 어스측 스위칭 소자(60b,60d)의 보호회로로서 기능한다.That is, the
본 실시형태에 있어서, 양극측 스위칭 소자(60a,60c) 및 어스측 스위칭 소자(60b,60d)는, 모두 FET(Field Effect Transistor : 전계효과 트랜지스터)이다.In the present embodiment, the anode
또한, 양극측 스위칭 소자(60a,60c)의 게이트에 구동신호(Sd1)가 입력되고, 어스측 스위칭 소자(60b,60d)의 게이트에 구동신호(Sd2)가 입력된다. 또, 양극측 스위칭 소자(60a,60c) 및 어스측 스위칭 소자(60b,60d)는 FET로 한정되는 것은 아니나, FET는 게이트 전압을 제어하기 때문에, 스테핑 모터(30)에 대전류를 흘리는 경우에는 바람직하다.The driving signal Sd1 is input to the gates of the anode-
양극측 스위칭소자(60a)와 어스측 스위칭 소자(60b)는 직렬로 접속된다. 보다 구체적으로는, 양극측 스위칭 소자(60a)의 드레인과 어스측 스위칭 소자(60b)의 소스가 전기적으로 접속된다. 마찬가지로, 양극측 스위칭 소자(60c)의 드레인과 어스측 스위칭 소자(60d)의 소스가 전기적으로 접속됨에 따라, 양자는 직렬로 접속된다. 따라서, 코일(34a(34b))의 양단은, 직렬접속되는 양극측 스위칭 소자(60a)와 어스측 스위칭 소자(60b)의 사이 및 직렬접속되는 양극측 스위칭 소자(60c)와 어스측 스위칭 소자(60d)의 사이에 각각 접속된다.The anode
이하에서는, 필요에 따라 양극측 스위칭 소자(60a)를 제 1 양극측 소자(60a), 양극측 스위칭 소자(60c)를 제 2 양극측 소자(60c), 어스측 스위칭 소자(60b)를 제 1 어스측 소자(60b), 어스측 스위칭 소자(60d)를 제 2 어스측 소자(60d)라 하기로 한다.Hereinafter, if necessary, the anode-
코일(34a(34b))과 구동회로(6)의 사이에는, 스테핑 모터(30)에 흐르는 전류, 보다 구체적으로는 코일(34a(34b))에 흐르는 전류를 검출하기 위한 구동전류 검출수단으로서, 전류검출회로(8a(8b))가 직렬로 접속된다. 또, 전류검출회로(8a)는 코일(34a)에 대응하며, 전류검출회로(8b)는 코일(34b)에 대응하는 것임을 의미한다.Between the
전류검출회로(8a(8b))가 검출한 전류의 값은, 스테핑 모터(30(보다 구체적으로는, 코일(34a(34b)))에 흘러 스테핑 모터(30)를 구동하는 전류(구동전류)의 값, 즉, 구동전류값(Id)이다. 또, 상기 구동전류는, 전류검출회로(8a(8b)) 내의 션트 저항에 의해 전압으로 변환되어 출력된다.The value of the current detected by the
따라서, 본 실시형태에서는, 구동전류값(Id)은 전압으로 출력된다. 신호 연산부(4)는 구동전류값(Id)을 취득하여, 구동신호(Sd1,Sd2)를 생성하기 위해 이용된다.Therefore, in this embodiment, the drive current value Id is output as a voltage. The
본 실시형태에 있어서, 모터 제어장치(1)는 적어도 신호 연산부(4)를 가지면 되며, 제어신호 생성부(2)와 구동회로(6) 중 적어도 하나는, 모터 제어장치(1)와는 별개로 준비되어 있으면 된다.In the present embodiment, the
또한, 모터 제어장치(1)가 제어신호 생성부(2)와 신호 연산부(4)를 가질 경우, 본 실시형태와 같이, 이들을 별개의 처리장치(예컨대, 마이크로 컴퓨터)로서 준비하여도 무방하다.In addition, when the
또, 모터 제어장치(1)는, 제어신호 생성부(2)와 신호 연산부(4)를 하나의 처리장치(예컨대, 마이크로 컴퓨터)로 통합하고, 별개의 컴퓨터 프로그램을 상기 처리장치가 실행함으로써, 각각의 기능을 실현하도록 하여도 무방하다.In addition, the
다음으로, 신호 연산부(4)에 대해 보다 상세히 설명한다.Next, the
도 3에서 신호 연산부(4)는, 편차 생성부(40)와, 구동신호 생성부(41)와, 삼각파 발생부(42)와, 게인 조정부(43)를 포함한다.In FIG. 3, the
또한, 신호 연산부(4)는, 구동신호 생성부(41)가 생성한 구동신호(Sd)를, 구동회로(6)로 송신하는 구동신호(Sd1,Sd2)로 가공하는 출력부(44)를 갖는다. 이들에 의해, 신호 연산부(4)는 스테핑 모터(30)를 구동하는 전류를 제어하기 위한 A/D 변환기능 및 PWM 제어기능을 갖는다.In addition, the
편차 생성부(40)는 도 2에 도시된 제어신호 생성부(2)가 생성한 스테핑 모터(30)에 대한 전류지령값(Ic)과, 스테핑 모터(30)에 흐르는 구동전류값(Id)의 편차(d(=Ic-Id))를 구하여, 게인 조정부(43)가 생성한 소정의 게인(G)을 편차(d)에 부여한 전류값 편차(D(=d×G))를 생성한다.The
구동신호 생성부(41)는 전류값 편차(D)로부터 스테핑 모터(30)를 구동하기 위한 구동신호(Sd)를 생성한다. 이때, 구동신호생성부(41)는, 삼각파 발생부(42)에서 발생한 삼각파(Vt)를 이용하여 구동신호(Sd)를 생성한다. 게인(G)은 전류값 편차(D)의 가중치(weighting)이다. G가 클수록 PWM신호의 ON 듀티의 변화가 커지며 전류응답성은 향상되지만, G가 과도하게 크면 전류가 변화할 때 오버 슈트가 발생되어 전류가 불안정해진다. 이 때문에, G는 적절한 값이 되도록 할 필요가 있다.The drive signal generator 41 generates a drive signal Sd for driving the stepping
본 실시형태에서는, 크기가 다른 2종의 게인을 준비하고, 상술한 전력절약형 제어가 실행되는 경우에 있어서, 스테핑 모터(30)를 흐르는 전류를 저하시킬 필요가 있는 경우에는, 이러한 경우 이외에 이용되는 게인보다 큰 게인을 이용한다.In the present embodiment, when two kinds of gains having different sizes are prepared and the power saving type control described above is executed, when the current flowing through the stepping
다음으로, 구동신호(Sd)를 생성하는 방법의 일례를 설명한다.Next, an example of the method for generating the drive signal Sd will be described.
도 4, 5에 있어서 삼각파 발생부(42)는 삼각파(Vt)를 발생시킨다.4 and 5, the
구동신호 생성부(41)는 삼각파(Vt)와 전류값 편차(D)를 비교하여 Vt<D인 경우에는 ON신호를 생성하고(시간 t1~t2), Vt>D인 경우에는 OFF신호를 생성한다(시간 t2~t3). 이렇게 하여 얻어진 ON신호와 OFF신호를 조합한 ON/OFF 신호가, 구동신호(Sd)이다. 삼각파(Vt)의 1주기가 구동신호(Sd)의 1주기에 상당한다.The drive signal generator 41 compares the triangular wave Vt and the current value deviation D to generate an ON signal when Vt <D (time t1 to t2) and an OFF signal when Vt> D. (Time t2 to t3). The ON / OFF signal obtained by combining the ON signal and the OFF signal thus obtained is the drive signal Sd. One period of the triangular wave Vt corresponds to one period of the drive signal Sd.
도 4, 도 5를 통해 알 수 있듯이, 전류값 편차(D)가 커지면, 구동신호(Sd)의 1주기에서의 ON시간이 길어지고, 전류값 편차(D)가 작아지면, 구동신호(Sd)의 1주기에서의 OFF시간이 길어진다. 구동신호(Sd)가 ON 신호인 경우에 스테핑 모터(30)로 전류가 흐르며, 구동신호(Sd)가 OFF신호인 경우에 스테핑 모터(30)로는 전류가 흐르지 않는다. 그리고, 구동신호(Sd)의 ON시간이 길수록, 스테핑 모터(30)에는 많은 전류가 흐른다. 이와 같이 구동신호(Sd)는 ON시간의 길이(시간 t1과 t2의 간격으로서 펄스 폭이라 함)에 따라 스테핑 모터(30)에 흐르는 전류의 크기를 변경한다. 구동신호(Sd)의 펄스 폭에 기초하여 스테핑 모터(30)에 흐르는 전류의 크기를 변경하는 제어가, PWM 제어이다.As can be seen from FIGS. 4 and 5, when the current value deviation D increases, the ON time in one cycle of the drive signal Sd becomes long, and when the current value deviation D decreases, the drive signal Sd OFF time becomes longer in one cycle. When the driving signal Sd is the ON signal, current flows to the stepping
게인 조정부(43)는 코일(34a(34b))의 자기 유도에 의해 코일(34a(34b))로부터 흐르는 전류를 코일(34a(34b)) 자체로 환류하도록 구동회로(6)가 제어되는 경우에 있어서, 구동전류값(Id)의 절대값을 감소시킬 필요가 있을 때에는, 구동전류값(Id)의 절대값을 감소시킬 필요가 없을 때보다 게인(G)을 크게 한다.The
즉, 게인 조정부(43)는 상술한 전력절약형 제어의 실행시에 있어서, 구동전류값(Id)의 절대값이 전류지령값(Ic)의 절대값 이상일 때에는, 구동전류값(Id)의 절대값이 전류지령값(Ic)의 절대값보다 작을 때보다도 게인(G)을 크게 한다.That is, the
출력부(44)는 구동신호 생성부(41)가 생성한 구동신호(Sd)를 취득하여 구동회로(6)에 출력한다. 출력부(44)는 제 1 반전부(45)와, 제 1 논리곱 연산부(46)와, 제 2 논리곱 연산부(47)와, 제 2 반전부(48)와, 제 3 반전부(49)를 포함한다.The
제 1 논리곱 연산부(46)는, 도 2에 도시된 제어신호 생성부(2)로부터의 제어전환지령(P1)과 구동신호(Sd)가 입력되며, 양자의 논리곱을 구동신호(Sd1)로서 출력한다.The first logical
제 2 논리곱 연산부(47)는, 제어신호 생성부(2)로부터의 제어전환지령(P2)과 제 1 반전부(45)를 통과한 구동신호(Sd)가 입력되어, 양자의 논리곱을 구동신호(Sd2)로서 출력한다. 또, 제 1 반전부(45)에 의해 구동신호(Sd)는 반전되어 있다.The second AND
이하에서는, 설명의 편의상, 필요에 따라 구동신호(Sd1)를 제 1 구동신호(Sd1), 구동신호(Sd2)를 제 2 구동신호(Sd2)라 한다. 제 1 구동신호(Sd1)는 구동신호(Sd)와 같고 제 2 구동신호(Sd2)는 구동신호(Sd)를 반전시킨 신호와 같다.Hereinafter, for convenience of description, the driving signal Sd1 is referred to as a first driving signal Sd1 and the driving signal Sd2 is referred to as a second driving signal Sd2 as necessary. The first driving signal Sd1 is the same as the driving signal Sd, and the second driving signal Sd2 is the same as the signal inverting the driving signal Sd.
제 1 논리곱 연산부(46)가 출력한 제 1 구동신호(Sd1)는, 제 1 양극측 소자(60a)의 게이트에 직접 입력되는 동시에, 제 2 반전부(48)를 통과하고 나서 제 1 어스측 소자(60b)의 게이트에 입력된다. 제 2 논리곱 연산부(47)가 출력한 제 2 구동신호(Sd2)는, 제 2 양극측 소자(60c)의 게이트에 직접 입력되는 동시에, 제 3 반전부(49)를 통과하고 나서 제 2 어스측 소자(60d)의 게이트에 입력된다.The first driving signal Sd1 output from the first AND
이와 같이, 제 1 양극측 소자(60a)의 게이트에는 제 1 구동신호(Sd1)가 입력되고, 제 2 양극측 소자(60c)의 게이트에는 제 2 구동신호(Sd2)가 입력된다. 제 1 어스측 소자(60b)의 게이트에 입력되는 신호는, 제 2 반전부(48)가 제 1 구동신호(Sd1)를 반전시킨 출력이므로, 제 2 구동신호(Sd2)가 된다.In this manner, the first driving signal Sd1 is input to the gate of the first
또, 제 2 어스측 소자(60d)의 게이트에 입력되는 신호는, 제 1 반전부(45)가 구동신호(Sd)를 반전시킨 신호, 즉 제 2 구동신호(Sd2)를 제 3 반전부(49)가 다시 반전시킨 출력이므로, 구동신호(Sd), 즉 제 1 구동신호(Sd1)가 된다. 이와 같이, 제 1 양극측 소자(60a)와 제 2 어스측 소자(60d)는 제 1 구동신호(Sd1)에 의해 구동되고, 제 2 양극측 소자(60c)와 제 1 어스측 소자(60b)는 제 2 구동신호(Sd2)에 의해 구동된다.The signal input to the gate of the second earth-
상술한 바와 같이 신호 연산부(4)는, 편차 생성부(40)와, 구동신호 생성부(41)와, 삼각파 발생부(42)와, 게인 조정부(43)와, 출력부(44)를 구성부로서 포함한다.As described above, the
신호 연산부(4)는, 자신의 기억부에 저장된 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써 이들 구성부의 기능을 실현한다. 즉, 신호 연산부(4)는 소프트웨어에 의해 자신의 기능을 실현하는 것이다. 이 때문에, 상기 컴퓨터 프로그램을 암호화해 두면, 신호 연산부(4)의 기능을 해석하는 것은 곤란해지므로, 부정한 개조의 우려를 저감시킬 수가 있다.The
또한, 스테핑 모터(30)의 사양 및 스테핑 모터(30)의 적용 대상인 재봉기의 사양 등이 변경되었을 경우에도, 이에 대응된 컴퓨터 프로그램으로 재기입하는 것만으로, 같은 신호 연산부(4)로 대응할 수 있으므로 편리성이 향상된다.In addition, even when the specification of the stepping
도 6에 있어서, 도 1에 도시된 2상 바이폴라형 스테핑 모터(30)는, 2개의 코일(34a,34b)을 갖는다. 스테핑 모터(30)의 코일(34a,34b)에 전류를 부여하는 방법(여자방법)은 몇 가지 존재하는데, 예컨대, A상(相)(코일(34a))과 B상(코일(34b))을 교대로 전환하여 전류를 흘리는 1-2상 여자방식이라는 방법이 있다. 이 방법은, 1상 여자 또는 2상 여자에 비해, 스텝 각도를 반으로 할 수 있어 매끄러운 회전이 얻어진다는 이점이 있다.In FIG. 6, the two-phase
1-2상 여자의 경우, 각각의 코일(34a,34b)에 흘리는 전류의 조합은, 도 6에 도시된 바와 같이 0~7의 8가지 패턴이다. 스텝 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7에서의 조합의 순서로 코일(34a,34b)을 여자하여, 각각의 코일(34a,34b)에 흘리는 전류를 전환함으로써, 스테핑 모터(30)는 회전한다.In the case of the 1-2 phase excitation, the combination of the currents flowing through the
다음으로, A상, 즉 코일(34a)에 대해, 도 7~도 10에서 구동회로(6)의 동작을 설명하도록 한다.Next, the operation of the driving
도 6의 스텝 0, 1, 2에서 코일(34a)에 흐르는 전류는, 도 7-1의 화살표 E방향(전원(62)의 양극으로부터 어스(63)를 향하는 방향, 이하에서는 +방향이라 정의함)으로 흐른다. 이때, 제 1 양극측 소자(60a)와 제 2 어스측 소자(60d)가 ON/OFF를 반복하여 코일(34a)에 흐르는 구동전류값(Id)을 제어한다. 이렇게 하면, 도 8의 ON의 부분에 나타낸 바와 같이, 코일(34a)을 흐르는 구동전류값(Id)은 증가한다.The current flowing through the
제 1 양극측 소자(60a)와 제 2 어스측 소자(60d)가 OFF인 경우, 제 2 어스측 소자(60b)의 다이오드(61b)와 코일(34a)과 제 1 양극측 소자(60c)의 다이오드(61c)를 통해, 전류가 전원(62)으로 되돌아오는 방향으로 흐른다(도 7-2의 화살표 F로 나타낸 방향). 이는, 제 1 양극측 소자(60a)와 제 2 어스측 소자(60d)가 OFF된 경우, 코일(34a)은 자기 유도에 의해 지금까지 흘렀던 방향으로 전류를 흘리려 하기 때문이다. 이 경우, 다이오드(61b,61c)의 발열을 억제하기 위해, 제 2 어스측 소자(60b) 및 제 1 양극측 소자(60c)가 ON으로 제어된다. 그러면, 도 8의 OFF 부분에 나타낸 바와 같이, 코일(34a)을 흐르는 구동전류값(Id)은 감소한다.When the first
도 6에 도시된 스텝 3, 7에서, 전류지령값(Ic)은 0A(암페어)가 된다. 이는, 구동전류값(Id)이 0A(암페어)가 되는 것을 의미한다. 이때, 코일(34a)의 전류가 +방향과 그 반대방향(-방향)을 교대로 흐르도록, 제 1 양극측 소자(60a) 및 제 2 어스측 소자(60d)와 제 2 양극측 소자(60c)와 제 1 어스측 소자(60b)가 ON/OFF된다(도 9 참조). 그 결과, 코일(34a)을 흐르는 전류의 평균값은 0A가 되므로, 구동전류값(Id)은 0A가 된다. 도 6에 도시된 스텝 4, 5, 6에서는 코일(34a)을 흐르는 전류의 방향이 -방향이 된다(도 10 참조).In
코일(34a)을 흐르는 전류의 기울기가 플러스일 때, 제 1 양극측 소자(60a) 및 제 2 어스측 소자(60d)가 ON된다(도 7-1). 또, 코일(34a)을 흐르는 전류의 기울기가 마이너스일 때, 제 2 양극측 소자(60c) 및 제 1 어스측 소자(60b)가 ON된다(도 7-2).When the inclination of the current flowing through the
상기 기울기는, 코일(34a)에 가해져 있는 전압에 의해 좌우되는데, 이 전압은 전원(62)의 전압(전원전압 ; Vcc)이 되므로, 상기 기울기는 대략 동일한 크기가 된다(도 8~도 9). 상기 기울기에 의한 전류변화분은, 전류지령값(Ic)의 크기에 상관없이 대략 동일해져 철손(鐵損)의 원인이 된다. 즉, 스테핑 모터(30)의 발열을 억제하기 위해, 스테핑 모터(30)의 정지중에 있어서 코일(34a,34b)을 흐르는 전류를 작게 하여도, 이 전류에 의한 동손(銅損)은 저감시킬 수 있으나, 철손(鐵損)을 저감시킬 수는 없다. 이에, 상술한 전력절약형 제어에 의해 스테핑 모터(30)의 발열을 억제한다.The inclination depends on the voltage applied to the
스테핑 모터(30)의 발열을 억제하는 제어는, 편의상 전력절약형 제어라 한다. 도 11~도 14에서 전력절약형 제어를 설명하도록 한다. 전력절약형 제어는, 도 2, 도 3에 도시된 제어신호 생성부(2)가, 제어전환지령(P1,P2)을 신호 연산부(4)에 부여함으로써 실행된다.Control for suppressing heat generation of the stepping
또, 전력절약형 제어는 스테핑 모터(30)의 정지시에 실시하지만, 이에 추가하여, 스테핑 모터(30)의 저속회전시, 구체적으로는 스테핑 모터(30)의 회전 수가 200rpm 이하 또는 300rpm 이하일 때 실시하여도 무방하다.In addition, the power saving control is carried out when the stepping
전력절약형 제어를 실행하지 않는 경우, 즉, 스테핑 모터(30)의 통상적인 회전시에 있어서, 제어전환지령(P1,P2)은 모두 1로 되어 있다. 이 때문에, 도 3에 도시된 제 1 논리곱 연산부(46)에 입력되는 제어전환지령(P1) 및 제 2 논리곱 연산부(47)에 입력되는 제어전환지령(P2)은 모두 1이 된다. 그 결과, 제 1 논리곱 연산부(46) 및 제 2 논리곱 연산부(47)의 출력은, 제어전환지령(P1,P2) 이외의 입력이 그대로 출력된다. 구체적으로는, 제 1 논리곱 연산부(46)로부터는 구동신호(Sd)가 제 1 구동신호(Sd1)로서 출력되고, 제 2 논리곱 연산부(47)로부터는 구동신호(Sd)가 반전된 제 2 구동신호(Sd2)가 출력된다. 이 때문에, 구동회로(6)의 각각의 소자는, 제 1 구동신호(Sd1)와 제 2 구동신호(Sd2)에 의해 ON/OFF를 반복한다.When the power saving control is not executed, that is, during normal rotation of the stepping
도 7-1에 나타낸 바와 같이, 제 1 양극측 소자(60a) 및 제 2 어스측 소자(60d)가 ON, 제 2 양극측 소자(60c) 및 제 1 어스측 소자(60b)가 OFF인 경우, 코일(34a(34b))에는 도 7-1의 화살표 E로 나타낸 방향으로 전류가 흐른다.As shown in Fig. 7-1, when the first
또, 도 7-2에 나타낸 바와 같이, 제 2 양극측 소자(60c) 및 제 1 어스측 소자(60b)가 ON, 제 1 양극측 소자(60a) 및 제 2 어스측 소자(60d)가 OFF인 경우, 코일(34a(34b))에 흐르는 전류는, 화살표 F로 나타낸 바와 같이 어스(63)로부터 전원(62)의 양극을 향한다.In addition, as shown in Fig. 7-2, the second
다음으로, 전력절약형 제어에 대해 설명한다. 전력절약형 제어는, 예컨대 스테핑 모터(30)의 정지중 또는 저속회전시에 수행된다. 전력절약형 제어를 실행함에 있어서, 코일(34a(34b))을 흐르는 전류가 +방향일 경우, 도 2에 도시된 제어신호 생성부(2)는, 제어전환지령(P1 = 1, P2 = 0)을 생성한다. 또, 코일(34a(34b))을 흐르는 전류가 -방향일 경우, 도 2에 도시된 제어신호 생성부(2)는, 제어전환지령(P1 = O, P2 = 1)을 생성한다. 또한, 코일(34a(34b))을 흐르는 전류가 0A일 경우, 도 2에 도시된 제어신호 생성부(2)는, 제어전환지령(P1 = 0, P2 = 0)을 생성한다.Next, power saving control will be described. The power saving control is performed, for example, while the stepping
도 11, 도 12는 전력절약형 제어에 있어서 코일(34a(34b))을 흐르는 전류가 +방향인 경우를 나타낸다. 이때, P1 = 1, P2 = 0이므로, 도 3의 제 1 논리곱 연산부(46)로부터는 제 1 구동신호(Sd1)가 출력되고, 제 2 논리곱 연산부(47)로부터는 0이 출력된다.11 and 12 show a case where the current flowing through the
따라서, 전력절약형 제어에 있어서, 코일(34a(34b))을 흐르는 전류가 +방향인 경우, 제 1 양극측 소자(60a) 및 제 1 어스측 소자(60b)는 ON/OFF를 반복하고, 제 2 양극측 소자(60c)는 항상 OFF, 제 2 어스측 소자(60d)는 항상 ON이 된다. 또, 제 1 양극측 소자(60a)가 ON일 때 제 1 어스측 소자(60b)는 OFF가 되고, 제 1 양극측 소자(60a)가 OFF일 때 제 1 어스측 소자(60b)는 ON이 된다.Therefore, in the power saving type control, when the current flowing through the
도 11에 나타낸 바와 같이, 전력절약형 제어에 있어서, 제 1 양극측 소자(60a)가 ON이고 제 2 어스측 소자(60d)가 ON인 경우, 코일(34a(34b))을 흐르는 전류는, 도 11의 화살표 E로 나타낸 방향으로 흐른다. 제 1 양극측 소자(60a)가 OFF, 제 1 어스측 소자(60b)가 ON이 되었을 때, 제 2 양극측 소자(60c)는 OFF, 제 2 어스측 소자(60d)는 ON이다.As shown in FIG. 11, in the power saving type control, when the first
이 때문에, 도 12에 나타낸 바와 같이, 자기 유도에 의해 코일(34a(34b))로부터 흐르는 전류는, 제 2 양극측 소자(60c)의 다이오드(61c)를 통해 전원(62)으로 돌아가지 않고, 제 1 어스측 소자(60b) 및 제 2 어스측 소자(60d)를 통해 코일(34a(34b)) 자체로 환류된다(도 12의 화살표 G로 나타낸 방향).For this reason, as shown in FIG. 12, the electric current which flows from the
이때, 코일(34a(34b))의 전류의 흐름을 방해하는 역방향의 전압은 가해지지 않기 때문에, 전류의 감소는 도 13에 도시된 바와 같이 현저히 안정된다.At this time, since the voltage in the reverse direction that impedes the flow of the current of the
그 결과, 코일(34a(34b))을 흐르는 전류의 변화분(전류 리플)은, 도 9에 도시된 경우와 비교할 때 매우 작은 것이 된다. 그 결과, 전력절약형 제어는, 스테핑 모터(30)의 철손에 의한 발열을 저감시킬 수 있다는 효과가 있다. 그리고, 스테핑 모터(30)의 정지시 또는 저속 회전시에 있어서, 스테핑 모터(30)를 흐르는 전류가 일정 상태일 때 전력절약형 제어를 실행함으로써, 스테핑 모터(30)를 적용한 재봉기의 대기시에 있어서의 소비전력을 저감시킬 수가 있다.As a result, the change (current ripple) of the current flowing through the
그러나, 전력절약형 제어시에는, 스테핑 모터(30)에 흐르는 전류(구동전류)를 감소시킬 때의 응답성이 낮기 때문에, 전류지령값(Ic)보다 큰 전류가 스테핑 모터(30)의 코일(34a,34b)에 흐르는 경우가 있다. 이는, 도 14에 도시된 바와 같이, 전력절약형 제어에서는 코일(34a,34b)을 흐르는 전류의 감소가 완만해지기 때문에, 구동전류값(Id)이 전류지령값(Ic)까지 저감되기 전에, 다음의 PWM 제어의 ON 시간으로 진입한다.However, at the time of power saving type control, since the responsiveness at the time of reducing the current (driving current) flowing to the stepping
다음의 PWM 제어는 ON의 비율이 전(前) 회보다 적어지게 되므로, 구동전류값(Id)은 순차적으로 감소해 가며, 수 회 PWM 제어를 반복함으로써 구동전류값(Id)은 전류지령값(Ic)까지 감소한다. 코일(34a,34b)을 흐르는 전류가 증가할 때에는, 통상적인 제어, 즉, 전력절약형 제어 이외의 제어와 마찬가지의 기울기로 증가되므로 응답성은 문제가 없다. 그러나, 코일(34a,34b)을 흐르는 전류가 감소하는 경우에만 응답성이 저하되므로, 그동안 여분의 전류가 흘러 스테핑 모터(30)의 소비전력을 충분히 저감시킬 수 없는 경우가 있다.In the following PWM control, since the ratio of ON becomes smaller than the previous time, the drive current value Id decreases sequentially, and by repeating the PWM control several times, the drive current value Id becomes the current command value ( Decreases to Ic). When the current flowing through the
코일(34a,34b)을 흐르는 전류가 감소되는 경우에 있어서의 PWM 제어의 OFF 시간을 충분히 확보하기 위하여, 도 2, 도 3에 도시된 신호 연산부(4)로부터의 전류값 편차(D)를 -(마이너스)방향으로 크게 하는 것이 유효하다. 이를 위해서는, 신호 연산부(4)가 갖는 게인 조정부(43)에서 생성되는 게인(G)을 크게 하면 된다. 그러나, 게인(G)을 크게 하면, 통상적인 제어 및 전력절약형 제어에 있어서 코일(34a,34b)을 흐르는 전류가 증가할 때에는, 상기 전류가 과잉 증가하여 그 결과, 오버슈트가 발생될 우려가 있다.In order to ensure sufficient OFF time of PWM control in the case where the current flowing through the
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 실시형태의 전력절약형 제어에 있어서 도 3에 도시된 게인 조정부(43)는, 구동전류값(Id)의 절대값을 감소시킬 필요가 있을 때에는, 구동전류값(Id)의 절대값을 감소시킬 필요가 없을 때(예컨대, 코일(34a,34b)을 흐르는 전류가 증가하는 경우)보다 게인(G)을 크게 한다.In order to solve such a problem, in the power saving type control of the present embodiment, the
이렇게 함으로써, 전력절약형 제어에서는, 코일(34a,34b)을 흐르는 전류가 감소하는 경우에만 전류값 편차(D)를 크게 할 수 있으므로, 스위칭 소자의 OFF 시간을 길게 할 수 있다. 이 때문에, 스테핑 모터(30)에 흐르는 전류를 감소시킬 때의 응답성 저하를 억제할 수가 있다.In this way, in the power saving type control, the current value deviation D can be increased only when the current flowing through the
그 결과, 본 실시형태의 전력절약형 제어는, 구동전류값(Id)을 전류지령값(Ic)으로 신속히 수속(收束)시킬 수 있으므로, 여분의 전류가 코일(34a,34b)을 흐르는 것이 억제되어 스테핑 모터(30)의 소비전력을 충분히 저감시킬 수 있다.As a result, the power-saving control of the present embodiment can quickly converge the drive current value Id to the current command value Ic, so that excess current flows through the
또한, 게인 조정부(43)가, 구동전류값(Id)의 절대값과 전류지령값(Ic)의 절대값을 비교하여, 구동전류값(Id)의 절대값을 감소시킬 필요가 있을 때에는, 게인(G)을 크게 하도록 조정하여도 무방하다. 더욱이, 게인 조정부(43)가, 전력절약형 제어의 실행시에 있어서, 구동전류값(Id)의 절대값이 전류지령값(Ic)의 절대값 이상일 때에는, 구동전류값(Id)의 절대값이 전류지령값(Ic)의 절대값보다 작을 때보다도 상기 게인(G)을 크게 하도록 조정하여도 무방하다.In addition, the
본 실시형태에서는, 스테핑 모터(30)의 회전속도가 소정의 회전속도 이하일 경우, 전력절약형 제어를 실행한다. 소정의 회전속도 이하에는, 스테핑 모터(30)가 정지되어 있는 경우(회전속도 0)도 포함된다. 지금까지는 스테핑 모터(30)가 정지되어 있을 때 전력절약형 제어가 실행되었으나, 스테핑 모터(30)가 회전하고 있을 때에도 전력절약형 제어의 적용을 확대시킴으로써, 스테핑 모터(30)의 소비전력을 더욱 억제할 수가 있다.In this embodiment, when the rotational speed of the stepping
상기 소정의 회전속도는, 스테핑 모터(30)가 비교적 저속으로 회전하고 있는 경우를 규정하기 위한 회전속도로서, 예컨대 200rpm에서 300rpm이다. 소정의 회전속도 이하에서 전력절약형 제어를 실행하는 것은, 스테핑 모터(30)가 고속으로 회전하고 있는 경우에는 응답성을 우선시키기 때문이다.The predetermined rotational speed is a rotational speed for defining the case where the stepping
다음으로, 본 실시형태의 전력절약형 제어를 도 15 내지 도 17에 의해 상세히 설명하도록 한다.Next, the power saving control of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 15 to 17.
도 15는 코일(34a,34b)을 흐르는 전류의 방향이 +인 경우(P1=1, P2=0)이고, 도 16은 -인 경우(P1=0, P2=1)이다. 도 17의 실선은, 본 실시형태의 전력절약형 제어에 따른 구동전류값(Id)의 변화이고, 점선은 게인을 일정하게 한 경우의 구동전류값(Id)의 변화이다. 상술한 바와 같이, 본 실시형태의 전력절약형 제어는, 구동전류값(Id)의 절대값 |Id|을 감소시킬 필요가 없을 때의 게인(G1)보다, 구동전류값(Id)의 절대값 |Id|을 감소시킬 필요가 있을 때의 게인(G2)을 크게 한다(G1<G2).FIG. 15 shows the case where the direction of the current flowing through the
도 15, 도 16에 나타낸 예에 있어서, 전류지령값(Ic)의 절대값 |Ic|보다 구동전류값(Id)의 절대값 |Id|이 작을 경우(t=t1까지의 영역 및 t가 t2보다 큰 영역), 편차(d(=Ic-Id))를 0으로 하기 위해 구동전류값(Id)의 절대값 |Id|을 증가시킬 필요가 있다.15 and 16, when the absolute value | Id | of the drive current value Id is smaller than the absolute value | Ic | of the current command value Ic (the region up to t = t1 and t is t2). Larger area), and it is necessary to increase the absolute value | Id | of the drive current value Id to make the deviation d (= Ic-Id) zero.
이때, 도 3에 도시된 게인 조정부(43)는 게인 G=G1로 하므로, 전류값 편차(D)는 d×G1이 된다. 또, |Id|≥|Ic|인 경우(t=t1~t2까지의 영역), 편차(d(=Ic-Id))를 0으로 하기 위해 구동전류값(Id)의 절대값 |Id|을 감소시킬 필요가 있다. 이때, 게인 조정부(43)는 게인 G=G2(>G1)로 하므로, 전류값 편차(D)는 d×G2가 된다. 이와 같이, 본 실시형태의 전력절약형 제어에 있어서, 게인 조정부(43)는 구동전류값(Id)의 절대값 |Id|이 전류지령값(Ic)의 절대값 |Ic|이상일 때에는, |Id|가 |Ic|보다 작을 때보다도 게인(G)을 크게 한다.At this time, since the
이와 같이 함으로써, 본 실시형태의 전력절약형 제어는 코일(34a,34b)을 흐르는 전류가 감소하는 경우에만 전류값 편차(D)를 크게 할 수가 있다.In this way, the power saving control of the present embodiment can increase the current value deviation D only when the current flowing through the
그 결과, 도 17에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 전력절약형 제어에 의한 구동전류값(Id)의 변화(실선)는, 게인(G)을 일정하게 했을 경우(점선)에 비해, 스테핑 모터(30)에 흐르는 전류를 감소시킬 때의 응답성 저하가 억제되어, 전류지령값(Ic(스테핑 모터(30)의 정지시에는 0))으로 신속하게 수속된다.As a result, as shown in FIG. 17, the change (solid line) of the drive current value Id by the power-saving control of this embodiment is compared with the stepping motor (when making the gain G constant (dotted line)). The decrease in the responsiveness when reducing the current flowing through 30 is suppressed, and the procedure is promptly converged on the current command value Ic (0 at the stop of the stepping motor 30).
그 결과, 스테핑 모터(30)를 흐르는 여분의 전류를 저감시킬 수 있으므로, 스테핑 모터(30)의 소비전력을 충분히 저감시킬 수가 있다. 다음으로, 도 2에 도시된 모터 제어장치(1)가 스테핑 모터(30)의 동작을 제어하는 예에 대해 설명한다.As a result, since the excess current flowing through the stepping
도 18에 있어서, 스테핑 모터(30)의 동작을 제어할 경우, 도 2에 도시된 모터 제어장치(1)의 제어신호 생성부(2)는, 전류지령값(Ic) 및 제어전환지령(P1,P2)을 생성한다. 그리고, 단계 S101에 있어서, 신호 연산부(4)는 제어신호 생성부(2)가 생성한 전류지령값(Ic)을 취득하고, 단계 S102에서 전류검출회로(8a(8b))로부터 구동전류값(Id)을 취득하며, 단계 S103에 있어서, 제어신호 생성부(2)가 생성한 제어전환지령(P1,P2)을 취득한다. 또, 단계 S101과 단계 S102와 단계 S103의 순서는 불문한다.In FIG. 18, when controlling the operation of the stepping
단계 S104에 있어서, 제어전환지령인 P1 또는 P2가 0인 경우(단계 S104 ; Yes), 모터 제어장치(1)는 전력절약형 제어를 실행한다. 이 경우, 단계 S105로 이행한다. 단계 S105에 있어서, P1=1이고 또한 Id≥Ic인 경우(단계 S105 ; Yes), 스테핑 모터(30)의 코일(34a,34b)을 흐르는 전류의 방향은 +이며 또한 |Id|≥|Ic|이다. 이 경우, 구동전류값(Id)을 감소시킬 필요가 있으므로, 단계 S106으로 이행하고, 편차 생성부(40)는 게인 조정부(43)로부터 게인(G2)을 취득하여, 편차(d)에 곱하는 게인(G)을 G2로 설정한다.In step S104, when the control switching command P1 or P2 is 0 (step S104; Yes), the
단계 S104에 있어서, 제어전환지령인 P1 또는 P2가 0이 아닌 경우, 즉, P1=1이고 P2=1인 경우(단계 S104, No), 모터 제어장치(1)는 전력절약형 제어를 실행하지 않는다. 이 경우, 단계 S107로 이행하며 편차 생성부(40)는 게인 조정부(43)로부터 게인(G1)을 취득하여 편차(d)에 곱하는 게인(G)을 G1로 설정한다. 단계 S105에 있어서, P1=1이고 Id≥Ic가 아닌 경우, 즉, P2=1 또는 Id<Ic인 경우(단계 S105, No), 단계 S108로 이행한다. 단계 S108에 있어서, P2=1이고 Ic≥Id인 경우(단계 S108, Yes), 스테핑 모터(30)의 코일(34a,34b)을 흐르는 전류의 방향은 -이고 또한 |Id|≥|Ic|이다. 이 경우, 구동전류값(Id)을 감소시킬 필요가 있으므로, 단계 S106으로 이행하며, 편차 생성부(40)는 게인 조정부(43)로부터 게인(G2)을 취득하여, 편차(d)에 곱하는 게인(G)을 G2로 설정한다.In step S104, when the control switching command P1 or P2 is not 0, that is, when P1 = 1 and P2 = 1 (step S104, No), the
단계 S108에 있어서, P2=1이고 Ic≥Id가 아닌 경우, 즉, P2=0 또는 Ic<Id인 경우(단계 S108, No), 모터 제어장치(1)는 전력절약형 제어를 실행하지 않는다. 이 경우, 단계 S107로 이행하며 편차 생성부(40)는 게인 조정부(43)로부터 게인(G1)을 취득하여 편차(d)에 곱하는 게인(G)을 G1로 설정한다.In step S108, when P2 = 1 and not Ic≥Id, that is, when P2 = 0 or Ic <Id (step S108, No), the
다음으로, 단계 S109로 이행하여, 편차 생성부(40)는 전류값 편차(D)를 산출한다. 그리고, 단계 S110에 있어서 구동신호 생성부(41)는, 삼각파 발생부(42)로부터 삼각파(Vt)를 취득한다. 다음으로, 단계 S111에서 D>Vt인 경우(단계 S111, Yes)에는 단계 S112로 이행하며, 구동신호 생성부(41)는 구동신호(Sd)를 1로 한다. D≤Vt인 경우(단계 S111, No)에는 단계 S113로 이행하며, 구동신호 생성부(41)는 구동신호(Sd)를 0으로 한다. 단계 S111~단계 S113에서 구동신호 생성부(41)는 ON/OFF로 이루어지는 구동신호(Sd)를 생성한다. 이 구동신호(Sd)는 PWM 제어를 위한 신호이다.Next, the flow advances to step S109, and the
다음으로, 단계 S114로 이행하여, 도 3에 도시된 신호 연산부(4)는, 구동신호(Sd)를 제 1 구동신호(Sd1)로 하고, 구동신호(Sd)를 반전시킨 신호를 제 2 구동신호(Sd2)로 한다. 신호 연산부(4)의 제 1 반전부(45)가, 구동신호(Sd)를 반전시켜 제 2 구동신호(Sd2)로 한다.Next, the process proceeds to step S114, and the
단계 S115에서 제어전환지령(P1)이 1인 경우(단계 S115, Yes), 단계 S116으로 이행한다. 단계 S116에 있어서, 제어전환신호(P2)가 1인 경우(단계 S116, Yes), 단계 S117로 이행하며, 신호 연산부(4)는 제 1 논리곱 연산부(46)로부터 제 1 구동신호(Sd1)를 구동회로(6)에 대하여 출력하고, 제 2 논리곱 연산부(47)로부터 제 2 구동신호(Sd2)를 구동회로(6)에 대하여 출력한다.If the control switching command P1 is 1 in step S115 (step S115, Yes), the flow advances to step S116. In step S116, when the control switching signal P2 is 1 (step S116, Yes), the process proceeds to step S117, where the
단계 S115 및 단계 S116에서 Yes인 경우, P1=P2=1이므로, 전력절약형 제어는 실행되지 않고 통상적인 제어로 스테핑 모터(30)가 구동된다.If Yes in steps S115 and S116, since P1 = P2 = 1, the power saving control is not executed and the stepping
단계 S115에서 제어전환지령(P1)이 1이 아닌 경우(단계 S115, No), 단계 S118로 이행한다. 이 경우, P1=0이므로, 신호 연산부(4)의 제 1 논리곱 연산부(46)는, 제 1 구동신호(Sd1)를 0으로 설정한다. 그 후, 단계 S117로 이행하여, 신호 연산부(4)는 상기 처리를 실행한다. 이 경우, 제 1 구동신호 Sd1=0이고 또한 제 2 구동신호 Sd2 = 1이므로, 단계 S117에서는 스테핑 모터(30)의 코일(34a,34b)을 흐르는 전류의 방향이 -인 경우에서의 전력절약형 제어가 실행된다.If the control switching command P1 is not 1 in step S115 (step S115, No), the process proceeds to step S118. In this case, since P1 = 0, the first AND
단계 S116에 있어서 제어전환신호(P2)가 1이 아닌 경우(단계 S116, No), 단계 S119로 이행한다. 이 경우, P2=0이므로, 신호 연산부(4)의 제 2 논리곱 연산부(47)는, 제 2 구동신호(Sd2)를 0으로 설정한다.If the control switching signal P2 is not 1 in step S116 (step S116, No), the flow advances to step S119. In this case, since P2 = 0, the second logical
그 후, 단계 S117로 이행하고, 신호 연산부(4)는 상기 처리를 실행한다. 이 경우, 제 1 구동신호 Sd1=1이고 제 2 구동신호 Sd2 = 0이므로, 단계 S117에서는, 스테핑 모터(30)의 코일(34a,34b)을 흐르는 전류의 방향이 +인 경우의 전력절약형 제어가 실행된다.Thereafter, the flow advances to step S117, and the
도 19에 도시된 재봉기(70)는 전자 사이클 재봉기이다. 전자 사이클 재봉기는 봉제가 이루어지는 천을 유지시키는 유지 프레임을 가지며, 그 유지 프레임이 재봉바늘에 대하여 상대적으로 이동함으로써, 유지 프레임에 의해 유지되는 천에 소정의 봉제 패턴 데이터(봉제 패턴)에 기초한 바늘땀을 형성하는 재봉기이다.The sewing machine 70 shown in FIG. 19 is an electronic cycle sewing machine. The electronic cycle sewing machine has a holding frame for holding the fabric on which sewing is made, and the holding frame is moved relative to the sewing needle, thereby forming needle stitches based on predetermined sewing pattern data (sewing pattern) on the cloth held by the holding frame. It is a sewing machine.
여기서, 후술하는 재봉바늘(78)이 상하이동하는 방향을 Z축 방향(상하방향)이라 하고, 이것과 직교하는 하나의 방향을 X축 방향(좌우방향)이라 하며, Z축 방향과 X축 방향의 양자와 직교하는 방향을 Y축 방향(전후방향)이라 정의한다.Here, the direction in which the
전자 사이클 재봉기(70 ; 이하 '재봉기(70)'라 함)는, 재봉기 테이블(T)의 상면에 구비되는 재봉기 본체(71)와, 재봉기 테이블(T)의 하부에 구비되며 봉제의 개시와 정지를 조작하기 위한 페달(R) 및 재봉기 테이블(T)의 상부에 구비되며 사용자에 의한 입력조작을 수행하기 위한 조작패널(90) 등을 구비한다. 재봉기 본체(71)는 외형이 측면에서 볼 때 대략 ㄷ자 형상인 재봉기 프레임(72)을 구비한다.The electronic cycle sewing machine 70 (hereinafter referred to as the 'sewing machine 70') is provided at the lower side of the sewing machine
재봉기 프레임(72)은, 재봉기 본체(71)의 상부를 이루며 전후방향으로 연장되는 재봉기 아암부(72a)와, 재봉기 본체(71)의 하부를 이루며 전후방향으로 연장되는 재봉기 베드부(72b)와, 재봉기 아암부(72a)와 재봉기 베드부(72b)를 연결하는 세로 몸체부(72c)를 갖는다. 재봉기 본체(71)는 재봉기 프레임(72) 내에 동력전달기구가 배치되며, 회동(回動)가능하고 전후방향으로 연장되는 주축 및 하축을 갖는다. 상기 주축은 재봉기 아암부(72a)의 내부에 배치되며, 상기 하축은 재봉기 베드부(72b)의 내부에 배치되어 있다.The
상기 주축은 재봉기 모터에 연결되고, 상기 재봉기 모터에 의해 회동력이 부여된다. 또, 상기 하축은 세로축을 통해 주축과 연결되어 있으며, 주축이 회동하면, 주축의 동력이 세로축을 통해 하축측으로 전달되어, 하축이 회동하게 되어 있다. 상기 주축의 전단(前端)에는, 상기 주축의 회동에 의해 Z축 방향으로 상하 이동하는 바늘대(78a)가 접속되어 있다. 바늘대(78a)의 하단에는 재봉바늘(78)이 교환가능하게 설치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 상기 주축의 회동에 따라 재봉바늘(78)은 Z축 방향으로 상하이동한다. 상기 하축의 전단에는 북집이 설치되어 있다. 상기 주축과 함께 상기 하축이 회동하면, 재봉바늘(78)과 상기 북집의 협동에 의해 바늘땀이 형성된다.The main shaft is connected to the sewing machine motor, the rotational force is given by the sewing machine motor. In addition, the lower axis is connected to the main axis through the vertical axis, when the main axis is rotated, the power of the main axis is transmitted to the lower axis side through the vertical axis, the lower axis is rotated. The
재봉기 아암부(72a)에는, 재봉바늘(78)의 상하이동에 따라 천이 들어 올려지는 것을 방지하기 위해, 바늘대(78a)의 상하이동과 연동하여 상하로 움직이며, 또한 재봉바늘(78) 주위의 천을 하방으로 가압하는 중심 노루발을 갖는 중심 노루발 장치가 설치되어 있다. 또, 상기 중심 노루발 장치의 본체는 재봉기 아암부(72a)의 내부에 설치되어 있으며, 재봉바늘(78)은 상기 중심 노루발의 선단측에 형성되어 있는 관통구멍에 삽입되어 있다.The sewing
재봉기 베드부(72b) 상에는 천 패널(80)이 설치되어 있다. 천 패널(80)의 상방에 천 유지부로서의 유지 프레임(81) 및 재봉바늘(78)이 배치되게 되어 있다. 유지 프레임(81)은 재봉기 아암부(72a)의 전단부에 배치되는 부착부재(83)에 부착되어 있다.The
또, 도 20에 나타낸 바와 같이, 유지 프레임(81)은 노루발(86)과 하판(87)을 갖는다. 그리고, 노루발(86)은 재봉기 아암부(72a) 내에 배치된 노루발 실린더의 구동에 따라 상하구동이 가능하다. 이러한 구성에 의해, 노루발(86)은 자신의 하강시에 하판(87)과의 사이에서 천을 끼워 유지하게 되어 있다.As shown in FIG. 20, the holding
유지 프레임(81)을 유지시키는 부착부재(83)는, 재봉기 프레임(72) 내에 격납되어 유지된 X축 레일(75)상에, 슬라이드 유닛을 통해 지지되어 있다. X축 레일(75)은 Y축 레일(76)상에 슬라이드 유닛을 통해 지지되어 있다. 이러한 구성에 의해, 유지 프레임(81)은 부착부재(83)를 통해 X-Y 평면 상을 임의로 이동할 수 있게 되어 있다.The
또한, 재봉기 베드부(72b) 내에는, X축 모터로서의 제 1 스테핑 모터(30A) 및 Y축 모터로서의 제 2 스테핑 모터(30B)가 X-Y 구동수단으로서 설치되어 있다. 제 1 스테핑 모터(30A)는 기어를 통해 이송축(77)을 회전시켜 부착부재(83)에 연결된 타이밍 벨트(84)를 반송한다.In the sewing
또, 제 2 스테핑 모터(30B)는, 우산기어를 통해 이송축(78)을 회전시켜 X축 레일(75)에 연결된 타이밍 벨트(85)를 반송한다.Moreover, the
이러한 구성에 의해, 제 1 스테핑 모터(30A) 및 제 2 스테핑 모터(30B)를 구동시키면, 이들의 협동에 의해 부착부재(83) 및 유지 프레임(81)을 X-Y 평면의 임의의 위치에 위치결정할 수 있다.With this configuration, when the
그리고, 유지 프레임(81)의 이동과, 재봉바늘(78) 및 상기 북집의 동작이 연동함으로써, 소정의 봉제 패턴 데이터의 바늘땀 데이터에 근거한 바늘땀이 천에 형성된다.Then, the movement of the holding
또, 유지 프레임(81), 부착부재(83), 제 1 스테핑 모터(30A) 및 제 2 스테핑 모터(30B)는, 피봉제물인 천에 대하여 임의의 위치로 바늘이 낙하하면, 재봉바늘(78)과 천을 X축 방향 및 Y축 방향으로 상대적으로 위치결정하는 위치결정기구(91)로서 기능한다.The holding
제 1 스테핑 모터(30A) 및 제 2 스테핑 모터(30B)는, 도 2에 도시된 모터 제어장치(1)에 의해 그 동작이 제어된다. 이렇게 함으로써, 제 1 스테핑 모터(30A) 및 제 2 스테핑 모터(30B)는, 위치결정기구(91)를 구동한다. 그리고, 위치결정기구(91)는 재봉바늘(78)과 천의 상대적인 위치결정을 수행한다.The operation of the
제 1 스테핑 모터(30A) 및 제 2 스테핑 모터(30B)가 정지되어 있는 경우 또는 소정의 회전속도 이하로 회전하고 있는 경우에는, 모터 제어장치(1)는 상술한 본 실시형태의 전력절약형 제어를 실행한다. 본 실시형태의 전력절약형 제어는, 제 1 스테핑 모터(30A) 및 제 2 스테핑 모터(30B)의 소비전력을 저감시킬 수 있으므로, 재봉기(70)의 소비전력을 저감시킬 수가 있다.When the
이상으로, 본 실시형태에서는 전력절약형 제어에 있어서 스테핑 모터를 흐르는 전류의 절대값을 감소시킬 필요가 있는 경우에는, 그 이외의 경우보다 게인을 크게 한다. 이렇게 함으로써, PWM 제어에서는 스위칭 소자의 OFF 시간을 길게 할 수 있으므로, 스테핑 모터를 흐르는 전류가 감소하는 시간을 충분히 확보할 수 있다. 그 결과, 상기 전류가 감소할 때의 응답성의 저하를 억제하여, 스테핑 모터의 소비전력을 저감시킬 수가 있다. 또한, 전력절약형 제어에 있어서, 구동전류값은 전류지령값에 신속하게 수속되므로, 구동전류값의 진동은 저감된다. 그 결과, 재봉기의 유지 프레임의 진동이나 스테핑 모터의 소음이 저감된다.As mentioned above, in this embodiment, when it is necessary to reduce the absolute value of the electric current which flows through a stepping motor in power saving type control, a gain is made larger than other cases. In this way, the OFF time of the switching element can be lengthened in the PWM control, so that the time for reducing the current flowing through the stepping motor can be sufficiently secured. As a result, the fall of the response when the said current decreases can be suppressed, and the power consumption of a stepping motor can be reduced. Further, in the power saving type control, the drive current value is quickly converged to the current command value, so that vibration of the drive current value is reduced. As a result, vibration of the holding frame of the sewing machine and noise of the stepping motor are reduced.
또, 본 실시형태에서는, 신호 연산부를 마이크로 프로세서(예컨대, DSP)로 함으로써, 게인의 설정을 전력절약형 제어와 통상제어의 각각에 있어서 적절한 값으로 자동으로 변경할 수가 있다. 이렇게 함으로써, 전력절약형 제어에 있어서, 스테핑 모터를 흐르는 전류가 감소될 때의 응답성의 저하를 억제할 수 있다. 그 결과, 스테핑 모터를 흐르는 여분의 전류를 감소시킬 수 있으므로, 스테핑 모터의 소비전력을 저감시킬 수가 있다.In this embodiment, by setting the signal calculating section to a microprocessor (for example, a DSP), the gain setting can be automatically changed to an appropriate value in each of the power saving type control and the normal control. By doing so, in power-saving control, it is possible to suppress a decrease in response when the current flowing through the stepping motor is reduced. As a result, the extra current flowing through the stepping motor can be reduced, and thus the power consumption of the stepping motor can be reduced.
또한, 본 실시형태에서는, 신호 연산부를 마이크로 프로세서로 함으로써, 신호 연산부에 의해 제어되는 스테핑 모터가 변경되었을 경우에도, 최적의 게인이 되도록 소프트웨어로 변경할 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태는 하드웨어를 교환하지 않고도 최적의 스테핑 모터의 제어를 실현할 수가 있다. 또, 신호 연산부를 소프트웨어화함으로써, 신호 연산부 내의 컴퓨터 프로그램을 판독할 때 시큐리티를 설치하는 등에 의해, 게인의 설정 또는 내부 제어 등의 기술정보가 제 3자에게 누설될 우려도 저감시킬 수 있다. 또한, 신호 연산부의 편차 생성부를 하드웨어로 구성할 경우, OP앰프와 저항기를 갖는 차동증폭회로로 구성할 수 있는데, 이 경우, 게인은 저항비율로 설정되기 때문에, 전력절약형 제어와 그 이외의 경우에서 게인을 고속으로 변경하기가 어려웠다. 본 실시형태에서는 신호 연산부의 편차 생성부를 소프트웨어화하였기 때문에, 전력절약형 제어와 그 이외의 경우에서 게인의 고속 변경을 용이하게 실현할 수가 있다.In addition, in this embodiment, by using a signal processor as a microprocessor, even if the stepping motor controlled by the signal calculator is changed, it can be changed by software so that an optimal gain may be obtained. In this manner, the present embodiment can realize the optimum stepping motor control without replacing the hardware. In addition, by software-making the signal calculating section, by installing security when reading a computer program in the signal calculating section, the possibility of leaking technical information such as gain setting or internal control to a third party can also be reduced. In addition, when the deviation generating unit of the signal calculating unit is constituted by hardware, it can be constituted by a differential amplifier circuit having an OP amplifier and a resistor. In this case, since the gain is set as the resistance ratio, the power saving type control and other cases It was difficult to change the gain at high speed. In the present embodiment, since the deviation generator of the signal calculation unit is softwareized, it is possible to easily realize power saving control and high-speed change of gain in other cases.
이상과 같이, 본 발명에 관한 재봉기의 제어장치 및 재봉기는, 소비전력을 저감시키는 데 유용하다.As described above, the sewing machine control device and the sewing machine according to the present invention are useful for reducing power consumption.
1 : 모터 제어장치(재봉기의 제어장치)
2 : 제어신호 생성부
4 : 신호 연산부
6 : 구동회로
8a,8b : 전류검출회로
30 : 스테핑 모터
30A : 제 1 스테핑 모터
30B : 제 2 스테핑 모터
31 : 회전축
32 : 회전자
33 : 고정자
33a, 33b : 코어부
34a, 34b : 코일
40 : 편차 생성부
41 : 구동신호 생성부
42 : 삼각파 발생부
43 : 게인 조정부
44 : 출력부
45 : 제 1 반전부
46 : 제 1 논리곱 연산부
47 : 제 2 논리곱 연산부
48 : 제 2 반전부
49 : 제 3 반전부
60 : 구동회로
60a : 양극측 스위칭 소자(제 1 양극측 소자)
60b : 어스측 스위칭 소자(제 1 어스측 소자)
60c : 양극측 스위칭 소자(제 2 양극측 소자)
60d : 어스측 스위칭 소자(제 2 어스측 소자)
61a, 61b, 61c, 61d : 다이오드
62 : 전원
63 : 어스
70 : 재봉기(전자 사이클 재봉기)
78 : 바늘
91 : 위치결정기구1: Motor Control Device (Sewing Machine Control Device)
2: control signal generator
4: Signal calculation unit
6: driving circuit
8a, 8b: current detection circuit
30: stepping motor
30A: first stepping motor
30B: Second Stepping Motor
31: rotating shaft
32: rotor
33: stator
33a, 33b: core part
34a, 34b: coil
40: deviation generator
41: drive signal generator
42: triangle wave generator
43: gain adjustment unit
44: output unit
45: first inverting unit
46: first AND product
47: second logical product operation unit
48: second inverting unit
49: third inverting unit
60: drive circuit
60a: anode side switching element (first anode side element)
60b: Earth side switching element (first earth side element)
60c: anode side switching element (second anode side element)
60d: Earth side switching element (second earth side element)
61a, 61b, 61c, 61d: diode
62: power
63: Earth
70: sewing machine (electronic cycle sewing machine)
78: needle
91: positioning mechanism
Claims (10)
상기 구동회로를 제어하는 제어수단을 구비한 재봉기의 제어장치로서,
상기 제어수단은,
상기 스테핑 모터에 대한 전류지령값과 상기 스테핑 모터에 흐르는 전류의 구동전류값의 편차를 구하여, 상기 편차에 소정의 게인을 부여한 전류값 편차를 생성하는 편차 생성부와,
상기 전류값 편차로부터 구동신호를 생성하는 구동신호 생성부와,
상기 코일의 자기유도에 의해 상기 코일로부터 흐르는 전류를 상기 코일 자체로 환류하도록 상기 구동회로가 제어되는 경우에 있어서, 상기 구동전류값의 절대값과 상기 전류지령값의 절대값을 비교하여, 상기 게인을 조정하는 게인 조정부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 재봉기의 제어장치.Two anode-side switching elements capable of connecting both ends of the coil of the stepping motor for driving a predetermined operating device of the sewing machine to the anode of the power supply, respectively, and two earth-side switching elements for connecting both ends of the coil to the earth, respectively. A driving circuit having
A control device for a sewing machine having control means for controlling the drive circuit,
Wherein,
A deviation generator which obtains a deviation between a current command value for the stepping motor and a drive current value of a current flowing through the stepping motor, and generates a current value deviation in which the predetermined gain is given to the deviation;
A drive signal generator for generating a drive signal from the current value deviation;
In the case where the driving circuit is controlled to reflux the current flowing from the coil to the coil itself by magnetic induction of the coil, the absolute value of the driving current value is compared with the absolute value of the current command value, and the gain is obtained. Gain adjustment section to adjust
Control device of the sewing machine comprising a.
상기 게인 조정부는,
상기 구동전류값의 절대값이 상기 전류지령값의 절대값 이상일 때에는, 상기 구동전류값의 절대값이 상기 전류지령값의 절대값보다 작을 때보다 상기 게인을 크게 하는 재봉기의 제어장치.The method of claim 1,
The gain adjustment unit,
And when the absolute value of the drive current value is equal to or greater than the absolute value of the current command value, the control device of the sewing machine increases the gain than when the absolute value of the drive current value is smaller than the absolute value of the current command value.
상기 스테핑 모터가 소정의 회전속도 이하에서, 상기 코일의 자기 유도에 의해 상기 코일로부터 흐르는 전류를 상기 코일 자체로 환류하도록 상기 양극측 스위칭 소자 및 상기 어스측 스위칭 소자가 제어되는 재봉기의 제어장치.3. The method according to claim 1 or 2,
And the anode side switching element and the earth side switching element are controlled such that the stepping motor returns a current flowing from the coil to the coil itself by magnetic induction of the coil at a predetermined rotation speed or less.
상기 작동장치가, 피봉제물에 대해 임의의 위치로 바늘의 낙하가 이루어지도록, 재봉바늘에 대하여 상기 피봉제물을 상대적으로 위치결정하는 위치결정기구인 것을 특징으로 하는 재봉기의 제어장치.3. The method according to claim 1 or 2,
And the operating device is a positioning mechanism for relatively positioning the sewing object relative to the sewing needle such that the needle falls to an arbitrary position with respect to the sewing object.
상기 스테핑 모터의 코일의 양단을 각각 전원의 양극에 접속할 수 있는 2개의 양극측 스위칭 소자 및 상기 코일의 양단을 각각 어스에 접속할 수 있는 2개의 어스측 스위칭 소자를 갖는 구동회로와,
상기 스테핑 모터에 대한 전류지령값을 생성하고, 또한 상기 코일의 자기유도에 의해 상기 코일로부터 흐르는 전류를 상기 코일 자체로 환류하도록 상기 양극측 스위칭 소자 및 상기 어스측 스위칭 소자를 구동하는 전력절약형 제어를 실행시키기 위한 제어전환지령을 생성하는 제어신호 생성부와,
상기 스테핑 모터에 대한 전류지령값과 상기 스테핑모터에 흐르는 전류의 구동전류값의 편차를 구하여, 상기 편차에 소정의 게인을 부여한 전류값 편차를 생성하는 편차 생성부와,
상기 전류값 편차로부터 상기 스테핑모터를 구동하기 위한 구동신호를 생성하여, 상기 2개의 양극측 스위칭 소자 및 상기 2개의 어스측 스위칭 소자로 상기 구동신호를 입력하는 구동신호 생성부와,
상기 전력절약형 제어의 실행시에 있어서, 상기 구동전류값의 절대값이 상기 전류지령값의 절대값 이상일 때에는, 상기 구동 전류값의 절대값이 상기 전류 지령값의 절대값보다 작을 때보다도 상기 게인을 크게 하는 게인 조정부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 재봉기의 제어장치.A control device of a sewing machine for controlling a stepping motor for driving a predetermined operating device of the sewing machine,
A driving circuit having two anode-side switching elements capable of connecting both ends of the coil of the stepping motor to the anode of the power supply, and two earth-side switching elements connecting both ends of the coil to the earth, respectively;
Power saving control for driving the positive electrode side switching element and the earth side switching element to generate a current command value for the stepping motor and to reflow the current flowing from the coil to the coil itself by magnetic induction of the coil; A control signal generation unit for generating a control switching command for execution;
A deviation generator which obtains a deviation between a current command value for the stepping motor and a drive current value of a current flowing through the stepping motor, and generates a current value deviation in which the predetermined gain is given to the deviation;
A drive signal generator for generating a drive signal for driving the stepping motor from the current value deviation and inputting the drive signal to the two anode side switching elements and the two earth side switching elements;
In the execution of the power saving type control, when the absolute value of the drive current value is greater than or equal to the absolute value of the current command value, the gain is increased more than when the absolute value of the drive current value is smaller than the absolute value of the current command value. Gain adjustment part to enlarge
Control device of the sewing machine comprising a.
상기 작동장치가, 피봉제물에 대하여 임의의 위치로 바늘의 낙하가 이루어지도록, 재봉바늘에 대하여 상기 피봉제물을 상대적으로 위치결정하는 위치결정기구인 것을 특징으로 하는 재봉기의 제어장치.6. The method of claim 5,
And the operating device is a positioning mechanism for relatively positioning the sewing object relative to the sewing needle such that the needle falls to an arbitrary position with respect to the sewing object.
상기 스테핑 모터의 코일의 양단을 각각 전원의 양극에 접속할 수 있는 2개의 양극측 스위칭 소자와, 상기 코일의 양단을 각각 어스에 접속할 수 있는 2개의 어스측 스위칭 소자를 갖는 구동회로와,
상기 구동회로를 제어하는 제어수단을 갖는 재봉기로서,
상기 제어수단은,
상기 스테핑 모터에 대한 전류지령값과 상기 스테핑 모터에 흐르는 전류의 구동전류값의 편차를 구하여, 상기 편차에 소정의 게인을 부여한 전류값 편차를 생성하는 편차 생성부와,
상기 전류값 편차로부터 상기 구동신호를 생성하는 구동신호 생성부와,
상기 코일의 자기유도에 의해 상기 코일로부터 흐르는 전류를 상기 코일 자체로 환류하도록 상기 구동회로가 제어되는 경우에 있어서, 상기 구동전류값의 절대값과 상기 전류지령값의 절대값을 비교하여, 상기 게인을 조정하는 게인 조정부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 재봉기.A stepping motor for driving a predetermined operating device;
A drive circuit having two anode side switching elements each of which can connect both ends of the coil of the stepping motor to an anode of a power supply, and two earth side switching elements each of which can connect both ends of the coil to earth;
A sewing machine having control means for controlling the drive circuit,
Wherein,
A deviation generator which obtains a deviation between a current command value for the stepping motor and a drive current value of a current flowing through the stepping motor, and generates a current value deviation in which the predetermined gain is given to the deviation;
A drive signal generator for generating the drive signal from the current value deviation;
In the case where the driving circuit is controlled to reflux the current flowing from the coil to the coil itself by magnetic induction of the coil, the absolute value of the driving current value is compared with the absolute value of the current command value, and the gain is obtained. Gain adjustment section to adjust
Sewing machine comprising a.
상기 게인 조정부는,
상기 구동전류값의 절대값이 상기 전류지령값의 절대값 이상일 때에는, 상기 구동전류값의 절대값이 상기 전류지령값의 절대값보다 작을 때보다도 상기 게인을 크게 하는 재봉기.The method of claim 7, wherein
The gain adjustment unit,
And the absolute value of the drive current value is greater than the absolute value of the current command value, wherein the gain is made larger than when the absolute value of the drive current value is smaller than the absolute value of the current command value.
상기 스테핑 모터가 소정의 회전속도 이하에서, 상기 코일의 자기 유도에 의해 상기 코일로부터 흐르는 전류를 상기 코일 자체로 환류하도록 상기 양극측 스위칭 소자 및 상기 어스측 스위칭 소자가 제어되는 재봉기.9. The method according to claim 7 or 8,
And the anode side switching element and the earth side switching element are controlled such that the stepping motor returns a current flowing from the coil to the coil itself by magnetic induction of the coil at a predetermined rotation speed or less.
상기 작동장치가, 피봉제물에 대해 임의의 위치로 바늘의 낙하가 이루어지도록, 재봉바늘에 대하여 상기 피봉제물을 상대적으로 위치결정하는 위치결정기구인 것을 특징으로 하는 재봉기.The method of claim 7, wherein
And the operating device is a positioning mechanism for relatively positioning the sewing object with respect to the sewing needle such that the needle falls to an arbitrary position with respect to the sewing object.
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