(57)【要約】【課題】直流給電による電源スイッチの放電を防止する。【解決手段】縫製動作の駆動源となるモーター６１と、モーターに対する動作指令を生成する制御部７と、機械式の電源スイッチ１３と、直流電源供給に基づく駆動電流をモーターに通電する駆動状態とモーターからの回生電力を直流電源供給源側に出力する回生状態とを制御回路の指令により切り替え可能なモータードライバー回路６とを備え、電源スイッチの切断状態又は切断による接点間の放電を検出する検出部１１を備え、制御部は、電源スイッチの切断状態又は切断による接点間の放電が検出されると、モータードライバー回路を一時的に駆動状態から回生状態に又は回生状態から駆動状態に切り替える制御を行うことを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縫製に関する動作の駆動源となるモーターと、
前記モーターに対する動作指令を生成する制御部と、
ミシン外部の直流電源供給源からミシン内部の電源供給先への接続と切断とを二つの接点の接離動作により切り換える機械式の電源スイッチと、
直流電源供給に基づく駆動電流を前記モーターに通電する駆動状態と前記モーターからの回生電力を前記直流電源供給源側に出力する回生状態とを前記制御回路の指令により切り替え可能なモータードライバー回路とを備える直流給電ミシンにおいて、
前記電源スイッチの切断状態又は切断による前記接点間の放電を検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記電源スイッチの切断状態又は切断による前記接点間の放電が検出されると、前記モータードライバー回路を一時的に前記駆動状態から回生状態に又は前記回生状態から駆動状態に切り替える制御を行うことを特徴とする直流給電ミシン。
【請求項２】
縫製に関する動作の駆動源となるモーターと、
前記モーターに対する動作指令を生成する制御部と、
ミシン外部の直流電源供給源からミシン内部の電源供給先への接続と切断とを二つの接点の接離動作により切り換える機械式の電源スイッチと、
直流電源供給に基づく駆動電流を前記モーターに通電する駆動状態と前記モーターからの回生電力を前記直流電源供給源側に出力する回生状態とを前記制御回路の指令により切り替え可能なモータードライバー回路とを備える直流給電ミシンにおいて、
前記制御部は、前記モーターの回転中に、前記モータードライバー回路を周期的且つ一時的に前記駆動状態から回生状態に又は前記回生状態から駆動状態に切り替える制御を行うことを特徴とする直流給電ミシン。
【請求項３】
縫製に関する動作の駆動源となるモーターと、前記モーターに対する動作指令を生成する制御部と、ミシン外部の直流電源供給源からミシン内部の電源供給先への接続と切断とを二つの接点の接離動作により切り換える機械式の電源スイッチと、直流電源供給に基づく駆動電流を前記モーターに通電する駆動状態と前記モーターからの回生電力を前記直流電源供給源側に出力する回生状態とを前記制御回路の指令により切り替え可能なモータードライバー回路とを備える直流給電ミシンのモーター駆動方法において、
前記電源スイッチの切断状態又は切断による前記接点間の放電を検出する検出工程と、
前記電源スイッチの切断状態又は切断による前記接点間の放電が検出されると、前記モータードライバー回路を一時的に前記駆動状態から回生状態に又は前記回生状態から駆動状態に切り替える駆動状態切り替え工程とを備えることを特徴とする直流給電ミシンのモーター駆動方法。
【請求項４】
縫製に関する動作の駆動源となるモーターと、前記モーターに対する動作指令を生成する制御部と、ミシン外部の直流電源供給源からミシン内部の電源供給先への接続と切断とを二つの接点の接離動作により切り換える機械式の電源スイッチと、直流電源供給に基づく駆動電流を前記モーターに通電する駆動状態と前記モーターからの回生電力を前記直流電源供給源側に出力する回生状態とを前記制御回路の指令により切り替え可能なモータードライバー回路とを備える直流給電ミシンのモーター駆動方法において、
前記モーターの回転中に、前記モータードライバー回路を周期的且つ一時的に前記駆動状態から回生状態に又は前記回生状態から駆動状態に切り替えることを特徴とする直流給電ミシンのモーター駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流給電が行われるミシン及びそのモーター駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、複数のミシン１００が設置されている縫製工場などの施設の電源供給状態を示すブロック図である。これらのミシン１００は、ＡＣ電源１０１から供給された交流電力を整流する整流部、平滑化する平滑部などによって直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路を有する電源回路１０２を個別に備え、交流電源を直流電源に変換し、縫製動作を行っている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかし、上記縫製工場のようなミシンを複数台使用する環境においてそれぞれのミシンが個別に交流を直流に変換する電源回路を搭載するのは製造コストを上昇させるので、施設全体で商用電源を直流に変換する電源回路を用意し、複数台の直流給電方式のミシンに対して一台の電源回路が直流電源を供給することが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３８０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記直流給電ミシンは、接点同士の接触と開放とによりＯＮ−ＯＦＦを行う機械式の電源スイッチを使用する場合に、スイッチ切断時に接点間にアーク放電が発生し、接点間で電流が流れ続けてしまうという問題があった。
このような放電現象が発生すると、接点間で高温が生じ、当該接点が著しく劣化して、耐久性が大きく損なわれることも問題であった。
【０００６】
本発明の課題は、直流給電における電源スイッチの放電を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、縫製に関する動作の駆動源となるモーターと、前記モーターに対する動作指令を生成する制御部と、ミシン外部の直流電源供給源からミシン内部の電源供給先への接続と切断とを二つの接点の接離動作により切り換える機械式の電源スイッチと、直流電源供給に基づく駆動電流を前記モーターに通電する駆動状態と前記モーターからの回生電力を前記直流電源供給源側に出力する回生状態とを前記制御回路の指令により切り替え可能なモータードライバー回路とを備える直流給電ミシンにおいて、前記電源スイッチの切断状態又は切断による前記接点間の放電を検出する検出部を備え、前記制御部は、前記電源スイッチの切断状態又は切断による前記接点間の放電が検出されると、前記モータードライバー回路を一時的に前記駆動状態から回生状態に又は前記回生状態から駆動状態に切り替える制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、縫製に関する動作の駆動源となるモーターと、前記モーターに対する動作指令を生成する制御部と、ミシン外部の直流電源供給源からミシン内部の電源供給先への接続と切断とを二つの接点の接離動作により切り換える機械式の電源スイッチと、直流電源供給に基づく駆動電流を前記モーターに通電する駆動状態と前記モーターからの回生電力を前記直流電源供給源側に出力する回生状態とを前記制御回路の指令により切り替え可能なモータードライバー回路とを備える直流給電ミシンにおいて、前記制御部は、前記モーターの回転中に、前記モータードライバー回路を周期的且つ一時的に前記駆動状態から回生状態に又は前記回生状態から駆動状態に切り替える制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、縫製に関する動作の駆動源となるモーターと、前記モーターに対する動作指令を生成する制御部と、ミシン外部の直流電源供給源からミシン内部の電源供給先への接続と切断とを二つの接点の接離動作により切り換える機械式の電源スイッチと、直流電源供給に基づく駆動電流を前記モーターに通電する駆動状態と前記モーターからの回生電力を前記直流電源供給源側に出力する回生状態とを前記制御回路の指令により切り替え可能なモータードライバー回路とを備える直流給電ミシンにおいて、前記電源スイッチの切断状態又は切断による前記接点間の放電を検出する検出工程と、前記電源スイッチの切断状態又は切断による前記接点間の放電が検出されると、前記モータードライバー回路を一時的に前記駆動状態から回生状態に又は前記回生状態から駆動状態に切り替える駆動状態切り替え工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、縫製に関する動作の駆動源となるモーターと、前記モーターに対する動作指令を生成する制御部と、ミシン外部の直流電源供給源からミシン内部の電源供給先への接続と切断とを二つの接点の接離動作により切り換える機械式の電源スイッチと、直流電源供給に基づく駆動電流を前記モーターに通電する駆動状態と前記モーターからの回生電力を前記直流電源供給源側に出力する回生状態とを前記制御回路の指令により切り替え可能なモータードライバー回路とを備える直流給電ミシンにおいて、
前記モーターの回転中に、前記モータードライバー回路を周期的且つ一時的に前記駆動状態から回生状態に又は前記回生状態から駆動状態に切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
電源スイッチの切断時における放電は、切断時に接点間の接触面先が徐々に減少して抵抗値が高くなることで接点の温度上昇を生じ、高温による金属ガスが発生し、これを通じて電流が流れることを原因としている。
請求項１及び３の構成では、電源スイッチによる切断又は切断による接点間の放電が検出された場合に、制御部が、モータードライバー回路を一時的に駆動状態から回生状態に又は回生状態から駆動状態に切り替える制御を行うことで、電源スイッチの離れた接点間に浮遊する電離した金属ガスは、接点間電圧が逆になると加速を受けなくなり、一部は発生源に押し戻されるなどして急激に電流経路が無くなるため、放電が即断される。
【００１２】
また、請求項２及び４の構成では、制御部が、周期的にモータードライバー回路を一時的に駆動状態から回生状態に又は回生状態から駆動状態に切り替える制御を行うので、電源スイッチが切断されて接点間で放電が発生した場合でも、電源スイッチの離れた接点間に浮遊する電離した金属ガスは、接点間電圧が逆になることで加速を受けなくなり、一部は発生源に押し戻されるなどして急激に電流経路が無くなるため、放電が即断される。
【００１３】
以上のように、上記各請求項の発明によれば、ミシンに対して直流給電を行った場合でも、電源スイッチの切断時に、放電を回避又は速やかに解消することができるので、放電による電源スイッチの接点の劣化を抑制することができ、電源スイッチの耐久性を向上することが可能となる。
また、直流給電による電源スイッチの放電の発生の問題を解消することができるので、比較的安価な機械式接点を備える電源スイッチを使用することが可能となる。また、ミシンに直流給電を行うことが可能となるので、例えば、複数のミシンを一箇所で使用する場合に、複数のミシンで交流から直流への変換を行う電源回路を共用することができる。このため、個々のミシンでは、交流直流変換回路を不要とし、ミシンの製造コストの低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】直流給電ミシンを適用した縫製システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】直流給電ミシンの主制御構成を示すブロック図である。
【図３】ＩＰＭドライバーの具体的構成を示す回路図である。
【図４】制御部がサーボモーターの加速・等速回転時にＩＰＭドライバーに対して行う制御信号を示す説明図である。
【図５】制御部がサーボモーターの減速回転時にＩＰＭドライバーに対して行う制御信号を示す説明図である。
【図６】制御部による電源スイッチ切断時の電源切断制御を示すフローチャートである。
【図７】電源スイッチの接点間にアーク放電を生じさせることが可能な放電実験回路の回路図である。
【図８】図７の放電実験回路による電源スイッチ切断時のその両端部の電圧変化を示した線図である。
【図９】放電防止のために制御部がサーボモーターの加速・等速回転時にＩＰＭドライバーに対して行う制御信号を示す説明図である。
【図１０】放電防止のために制御部がサーボモーターの減速回転時にＩＰＭドライバーに対して行う制御信号を示す説明図である。
【図１１】複数のミシンが設置されている縫製工場などの施設の電源供給状態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第一の実施形態］
以下、第一の実施形態に係る直流給電ミシン１について説明する。
図１は直流給電ミシン１を適用した縫製システム５０の概略構成を示す説明図である。図１に示すように縫製システム５０は、複数の直流給電ミシン１と、商用のＡＣ電源５１から供給された交流電力を直流電力に変換して、当該直流電力を各直流給電ミシン１に出力する電源回路としての共通電源２と、各直流給電ミシン１及び共通電源２とを電気的に接続する直流給電線３とを備えている。共通電源２には、ＡＣ／ＤＣ変換回路２１と、回生電力の蓄積部２２とが設けられている。また、複数の直流給電ミシン１は、共通電源２に対して並列に接続されている。
なお、蓄積部２２は、複数台の直流給電ミシン１からの回生電力を蓄積可能な大容量のコンデンサーである。
【００１６】
［直流給電ミシン］
図２は、本発明に係る電子機器としての直流給電ミシン１の主制御構成を示すブロック図である。図２に示すように直流給電ミシン１には、共通電源２から引き出された直流給電線３が接続されるプラス端子４とマイナス端子５とが設けられている。マイナス端子５はグラウンドに接地されている。また、直流給電ミシン１には、縫製の駆動源であるミシンモーターとしてのサーボモーター６１と、サーボモーター６１を駆動するためのモータードライバー回路としてのＩＰＭ（Intelligent Power Module）ドライバー６と、ＩＰＭドライバー６を介してサーボモーター６１を制御する制御部７と、制御部７に対して各種操作指示を入力する操作パネル８と、制御部７に対してＩＰＭドライバー６を動作させるための動作指示を入力するペダル９と、制御部７に対して電力を供給する制御部用電源１０と、プラス端子４を介してミシン外部の共通電源２からミシン内部の電源供給先への接続と切断とを二つの接点の接離動作により切り換える機械式の電源スイッチ１３と、電源スイッチ１３の二つの接点の間の電位差を検出する検出部としての比較回路１１と、直流電圧の安定化を図るコンデンサー１２とが設けられている。
【００１７】
図３はＩＰＭドライバー６の具体的構成を示す回路図である。図３に示すように、サーボモーター６１は、Ｕ相コイル６１１、Ｖ相コイル６１２、Ｗ相コイル６１３を備えている。
そして、ＩＰＭドライバー６は、Ｕ相コイル６１１に接続されたＵ相ハイサイドドライバー６２１及びＵ相ローサイドドライバー６３１と、Ｖ相コイル６１２に接続されたＶ相ハイサイドドライバー６４１及びＶ相ローサイドドライバー６５１と、Ｗ相コイル６１３に接続されたＶ相ハイサイドドライバー６６１及びＵ相ローサイドドライバー６７１とを備えている。また、各ハイサイドドライバー６２１，６４１，６６１及び各ローサイドドライバー６３１，６５１，６７１は、いずれもＦＥＴを備えると共にそれぞれに還流ダイオード６２２，６４２，６６２，６３２，６５２，６７２が並列接続されている。
さらに、各ハイサイドドライバー６２１，６４１，６６１のドレインはＩＰＭドライバー６における電源正極側に接続され、ソースは対応するそれぞれのコイル６１１，６１２，６１３に接続されている。
また、各ローサイドドライバー６３１，６５１，６７１のドレインは対応するそれぞれのコイル６１１，６１２，６１３に接続され、ソースはＩＰＭドライバー６における電源負極側（アース）に接続されている。
上記各ハイサイドドライバー６２１，６４１，６６１とローサイドドライバー６３１，６５１，６７１は、制御部７から入力される動作指令信号に従ってＯＮ／ＯＦＦ（接続／切断）が切り替えられるようになっている。
【００１８】
制御部７は、プログラムに基づく各種処理を行うＣＰＵと、各種制御プログラムや、プログラムで使用されるデータが記憶されたＲＯＭと、ＲＯＭから読み出したプログラムやデータ、操作パネル８から入力された各種指示、ペダル９から入力された動作指示等に基づいてプログラムを実行するＣＰＵが行うための作業領域となるＲＡＭとを備えている。
【００１９】
例えば、制御部７は、ペダル９から動作指示が入力されると、ＩＰＭドライバー６を起動する。この際、制御部７は、ペダル９の踏み込み量に基づいて目標速度を設定し、サーボモーター６１の回転速度が目標速度となるようにＩＰＭドライバー６を制御する。例えば、ペダル９の踏み込み量が増加すると、制御部７はサーボモーター６１が加速するようにＩＰＭドライバー６を制御し、ペダル９の踏み込み量が減少すると、制御部７はサーボモーター６１が減速するようにＩＰＭドライバー６を制御する。
【００２０】
ここで、制御部７がサーボモーター６１の加速・等速回転時と減速回転時とにＩＰＭドライバー６に対して行う動作制御について図４及び図５に基づいて説明する。
なお、ＩＰＭドライバー６の各相のドライバー６２１〜６７１のベースに流す電流は交流でも駆動させることは可能だが、図４及び図５の例では矩形波で図示する。
サーボモーター６１は、Ｕ相コイル６１１からＶ相コイル６１２へ駆動電流が流れる状態と、Ｖ相コイル６１２からＷ相コイル６１３へ駆動電流が流れる状態と、Ｗ相コイル６１３からＵ相コイル６１１へ駆動電流が流れる状態とが順番に繰り返されることで正方向の回転駆動が行われる。また、Ｕ相コイル６１１からＷ相コイル６１３へ駆動電流が流れる状態と、Ｗ相コイル６１３からＶ相コイル６１２へ駆動電流が流れる状態と、Ｖ相コイル６１２からＵ相コイル６１１へ駆動電流が流れる状態とが順番に繰り返されることで逆方向の回転駆動が行われる。
【００２１】
サーボモーター６１を正方向に加速又は等速で回転させる場合（加速・等速制御）の各ドライバー６２１，６３１，６４１，６５１に対する制御信号を図４に示す。ここでは、Ｕ相コイル６１１からＶ相コイル６１２に電流を流す期間を例としてＩＰＭドライバー６の動作について説明する。なお、この期間ではＷ相コイル６１３には電流が流れないのでこれに連なるドライバー６６１，６７１はOFFのままとなるため図４での図示を省略している。
Ｕ相ハイサイドドライバー６２１、Ｖ相ローサイドドライバー６５１をON、これら以外を全てOFFにすると、サーボモーター６１のＵ相コイル６１１からＶ相コイル６１２へ電流が流れる（図３の実線の矢印）。これら二つのコイル６１１，６１２が生じる磁束とモーター回転子の磁石が生じる磁束が斥力（又は引力）となりサーボモーター６１が正転方向に加速する。
この時、回転の加速力は各相のコイル６１１，６１２に流す電流の大きさで決まるので、Ｕ相ハイサイドドライバー６２１又はＶ相ローサイドドライバー６５１に対してONとOFFとを所定のデューティー比で繰り返すPWM等を用いたスイッチングによって所望の電流値に制御している（図４ではＵ相ハイサイドドライバー６２１に対してＰＷＭ制御を行っている）。
また、モーター軸の機械的位相の進みに応じて、Ｖ相コイル６１２からＷ相コイル６１３へ駆動電流を流す制御（Ｖ相ハイサイドドライバー６４１、Ｗ相ローサイドドライバー６７１をON）とＷ相コイル６１３からＵ相コイル６１１へ駆動電流を流す制御（Ｗ相ハイサイドドライバー６６１、Ｕ相ローサイドドライバー６３１をON）とが同様にして順番に実行される。
【００２２】
次に、サーボモーター６１を正方向に減速回転させる場合（回生制御）の各ドライバー６２１，６３１，６４１，６５１に対する制御信号を図５に示す。この場合も、Ｖ相コイル６１２からＵ相コイル６１１に循環電流が流れる期間を例としてＩＰＭドライバー６の動作を説明する。この場合も、同期間ではＷ相コイル６１３には電流が流れないのでドライバー６６１，６７１はOFFのままとなるため図５での図示を省略している。
Ｕ相ローサイドドライバー６３１をON、これら以外を全てOFFにすると、Ｖ相コイル６１２からＵ相コイル６１１、Ｕ相ローサイドドライバー６３１、Ｖ相ローサイドドライバー６５１に併設された還流ダイオード６５２の経路で循環電流の経路が形成され（図３の点線の矢印）、モーターの回転運動によって発電された電流が循環する。この場合も、Ｕ相ローサイドドライバー６３１に対してPWMを用いたスイッチングによりON-OFFが行われ、循環電流の大きさが調整される。
この場合も、モーター軸の機械的位相の進みに応じて、Ｗ相コイル６１３からＶ相コイル６１２へ循環電流を流す制御（Ｖ相ローサイドドライバー６５１をON）とＵ相コイル６１１からＷ相コイル６１３へ循環電流を流す制御（Ｗ相ローサイドドライバー６７１をON）とが順番に実行される。
【００２３】
循環電流により、サーボモーター６１は減速され、各コイル６１１，６１２，６１３では順番にエネルギーが蓄積される。この蓄積されたエネルギーは、ONされるローサイドドライバーが切り替わるたびに、電源側に回生される。例えば、ONされたローサイドドライバーが、Ｕ相ローサイドドライバー６３１からＶ相ローサイドドライバー６５１に切り替えられるときには、Ｕ相コイル６１１から還流ダイオード６２２を通じて電源側につながるため、Ｕ相コイル６１１から電源に回生電流が流される。即ち、電源スイッチ１３を通じて外部の共通電源２へ回生電流が戻される。
また、同様にして、Ｗ相ローサイドドライバー６７１がONされた場合にはＶ相コイル６１２による回生電流が共通電源２へ戻され、Ｕ相ローサイドドライバー６３１がONされた場合にはＷ相コイル６１３による回生電流が共通電源２へ戻される。
【００２４】
次に、制御部７により、電源スイッチ１３が切断された時に実行される駆動状態切り替え制御について図６のフローチャートに基づいて説明する。
この駆動状態切り替え制御は、電源スイッチ１３が備える一方の接点が他方の接点に対して接触状態から離間する際に、これらの二接点間に生じるアーク放電現象を防止するためのものである。
なお、この駆動状態切り替え制御は、電源スイッチ１３の切断時に実行されるが、共通電源２からの電源供給が絶たれた状態でも実行することが可能となるように、制御部用電源１０にコンデンサーを備えている。つまり、制御部７は制御部用電源１０にコンデンサーに蓄えられた電力により駆動状態切り替え制御を実行する。
【００２５】
この駆動状態切り替え制御では、予め、制御部７に対して操作パネル８により放電遮断時間の設定が行われ、制御部７は設定された放電遮断時間を図示しない記憶部（メモリ）に保存する（ステップＳ１）。この放電遮断時間とは、制御部７がアーク放電を回避するための処理（後述）を電源スイッチ１３の切断開始の瞬間から持続的に実行する時間である。
なお、この放電遮断時間の設定は、電源切断制御を実行時に毎回行う必要はなく、既に設定されている場合には、省略しても良い。
【００２６】
次に、制御部７は、電源スイッチ１３が切断（OFF／開状態）されたか否かの判定を行う（ステップＳ３：検出工程）。電源スイッチ１３の切断は、比較回路１１により検出される。即ち、電源スイッチ１３が接続されている間は、電源スイッチ１３の両側の電位差はほとんど生じない状態にある。一方、電源スイッチ１３がOFFされると、電源スイッチ１３の両端では大きく電位差が生じる。また、仮に、アーク放電が発生して電源スイッチ１３の両端で電流が流れている場合であっても接点と接点との間には大きな電気抵抗が生じるので、電源スイッチ１３の両端である程度の電位差が発生する。従って、比較回路１１では、これらの電位差よりも小さい値を閾値とし、これを超える電位差が電源スイッチ１３の両端部に生じた場合に制御部７に対して検出信号を入力する。制御部７は、比較回路１１の検出信号の有無により電源スイッチ１３の切断を判定することが可能となっている。なお、この比較回路１１は、図示しないフォトカプラを介して制御部７に対する検出信号出力を行っており、外部電源と制御部７との直接的な接続が回避される構造となっている。
【００２７】
電源スイッチ１３のOFFが検出されると、制御部７は、サーボモーター６１が回転中か否かを判定する（ステップＳ５）。制御部７は、ＩＰＭドライバー６に対して制御信号を入力することでサーボモーター６１が回転を行うので、現在制御信号を入力しているか否かによりサーボモーター６１が回転中か否かを判定することができる。
そして、サーボモーター６１が回転していない場合には、電源スイッチ１３に流れる電流量は少なく、アーク放電が生じないので、アーク放電を防止するための制御を行うことなく、処理を終了する。
【００２８】
サーボモーター６１が回転中である場合には、制御部７は、サーボモーター６１が回生状態か否かを判定する（ステップＳ７）。回生か否かは、制御部７が加速・等速制御と回生制御のいずれを実行しているか否かによって判定することができる。
そして、サーボモーター６１が回生中である場合には、制御部７は加速・等速制御を前述した放電遮断時間だけ実行し、再びもとの回生制御に戻すようにＩＰＭドライバー６を制御する（ステップＳ１１：駆動状態切り替え工程）。そして、処理を終了する。
また、サーボモーター６１が回生中でない場合、即ち、加速又は等速中である場合には、制御部７は、回生制御を前述した放電遮断時間だけ実行し、戻すようにＩＰＭドライバー６を制御する（ステップＳ９：駆動状態切り替え工程）。そして、処理を終了する。
【００２９】
［発明の実施形態の技術的効果］
上記直流給電ミシン１では、電源スイッチ１３による切断が検出された場合に、制御部７が、ＩＰＭドライバー６を一時的に加速又は等速の駆動状態から回生状態に又は回生状態から加速又は等速の駆動状態に切り替える駆動状態切り替え制御を行うので、電源スイッチ１３の接点間で放電が発生し得る状態で電流が逆方向に流れるため、放電の発生を防止又は速やかに解消することができる。
また、上記の駆動状態−回生状態の一時的な切り替えは、予め設定された放電遮断時間だけ実行するので、電源スイッチ１３の接点同士が放電を回避するために十分な距離だけ離れるまで適正な放電防止効果を維持することが可能である。
そして、直流給電ミシン１に対して直流給電を行った場合でも、電源スイッチ１３の切断時に放電を回避又は速やかに解消することができるので、放電による電源スイッチ１３の接点の劣化を抑制してその耐久性を向上することが可能となる。
その結果、直流給電ミシン１に比較的安価な機械式接点を備える電源スイッチ１３を使用することが可能となる。
また、直流給電ミシン１に直流給電を行うことが可能となるので、縫製システム５０において交流から直流への変換を行う共通電源２を複数の直流給電ミシン１で共用することができ、個々の直流給電ミシン１に交流直流変換回路を不要とする、低コストの縫製システムを実現することが可能となる。
【００３０】
［その他］
なお、上記直流給電ミシン１では、三相のサーボモーターを搭載する場合を例示したが、モーターの種別は回生制御を行うことが可能ないずれのものであっても良い。
また、図６に示すステップＳ７以降の処理において、加速・等速制御と回生制御との切り替えを一回のみ行っているが、放電遮断期間よりも十分短い周期で、当該放電遮断期間中、加速・等速制御と回生制御との切り替えを繰り返し行っても良い。
【００３１】
［第二の実施形態］
第一の実施形態では電源スイッチ１３の切断時にサーボモーター６１が回転駆動を行っている場合に放電が発生しうる状態であるものとして、実際に電源スイッチ１３の接点間にアーク放電が発生しているか否かに拘わらず、回生制御と駆動制御とを切り替える駆動状態切り替え制御を実行する場合を例示したが、直流給電ミシン１を、実際に、電源スイッチ１３の接点間にアーク放電が発生したことを検出してから回生制御と駆動制御とを切り替える駆動状態切り替え制御を実行する構成としても良い。
【００３２】
図７は電源スイッチ２０１の接点間にアーク放電を生じさせることが可能な放電実験回路２００の回路図である。この放電実験回路２００は、所定の負荷２０２に対して負荷電流を流すための直流電源２０３と、直流電源２０３と負荷２０２との間に設けられた電源スイッチ１３と同一構造の電源スイッチ２０１と、電源スイッチ２０１に並列に接続された測定用抵抗素子２０４と、この測定用抵抗素子２０４により電源スイッチ２０１の両端部における電位差を検出する図示しない検出器とを備えている。
直流電源電圧を20[V]とし、回路に流れる電流値を2[A]として電源スイッチ２０１を切断するときの測定用抵抗素子２０４の両端部における電位差を記録した。そして、その結果を図８の線図に示す。
【００３３】
電源スイッチOFF時には、接点の接触面積が徐々に減少して、最終的に接点が離れるが、電気抵抗は上記接触面積が狭まるほど高くなっていく。この接点に電流が流れていた場合、抵抗値の増加により発熱量が上昇し、接点の一部が蒸発、電離し、導電性のガスとなって電流経路が形成され、接点が離れても空気中の導電性ガスを通って接点間に電流が流れ続けるという原理により接点でのアーク放電現象が発生する。
従って、図８に示すように、電源スイッチ２０１が接続状態では電位差はほぼ0となり、電源スイッチ２０１が完全に切断された状態では電位差は直流電源電圧である20[V]となる。そして、電源スイッチ２０１のOFFの際には、接点間の接触面積が減るために抵抗値が上がって電圧が0[V]から20[V]に満たない一定の電圧値まで急に上昇し、接点の抵抗値の高い部分からしか金属が蒸発しないため、放電中はこの抵抗値の高い部分を電流が通り続けるので、放電中の接点間電圧はほぼ変化しないことがわかる。
従って、直流給電ミシン１でも、電源スイッチ１３のアーク放電発生時の電源スイッチ１３の両端における電圧（放電電圧Vaとする）を予め測定し、この放電を含む所定の電圧範囲V1〜V2の間（V1＜Va＜V2）となる電圧が比較回路１１で検出された場合に放電が検出されたものとして放電回避の処理を実行すれば良い。
【００３４】
具体的には、図６におけるフローチャートにおいて、ステップＳ３における電源スイッチ１３の切断状態（OFF／開状態）の検出処理に替えて、電源スイッチ１３の両端部おける検出電圧が電圧範囲V1〜V2の間となった場合に、ステップＳ５以降の処理に進めるように制御を行う構成とすることで、実際に電源スイッチ１３の接点間にアーク放電が発生したことを検出してから回生制御と駆動制御とを切り替える駆動状態切り替え制御を実行する直流給電ミシン１を実現することが可能である。なお、このステップＳ３においてV2よりも大きな電圧が検出された場合には、放電を生じることなく電源が切断されたものとしてそのまま処理を終了させることが望ましい。
【００３５】
このように、直流給電ミシン１は、前述した電源スイッチ１３の切断状態を検出する場合と同様の効果を得ると共に、実際に、電源スイッチ１３においてアーク放電が発生した場合にのみ回生制御と駆動制御とを切り替える駆動状態切り替え制御を実行することが可能となり、放電は発生していない場合にまで駆動状態切り替え制御が実行されることを回避することができる。
【００３６】
［第三の実施形態］
第一と第二の実施形態では電源スイッチ１３の切断又は放電の発生を検出し、回生制御と駆動制御とを切り替える駆動状態切り替え制御を実行する場合を例示したが、直流給電ミシン１において、電源スイッチ１３の切断又は放電の検出を省略し、サーボモーター６１の加速・等速時及び回生時に周期的に駆動状態切り替え制御を実行するよう制御する構成としても良い。
【００３７】
具体的には、第一の実施形態においてサーボモーター６１に対して加速・等速回転させる場合（加速・等速制御）の各ドライバー６２１，６３１，６４１，６５１に対する制御信号を図４に示したが、これに対して、周期的に駆動状態切り替え制御を実行する場合には、図９に示すように、加速又は等速を維持するためにＵ相ハイサイドドライバー６２１をパルス状にON、Ｖ相ローサイドドライバー６５１を連続してONしているときに、周期的（ＰＷＭの周期よりも長周期）に回生状態が生じるように、Ｖ相ローサイドドライバー６５１もOFFとなるようにＩＰＭドライバー６を制御する。
これにより、各ドライバー６２１，６３１，６４１，６５１が一時的に全てOFFとなり、加速・等速制御中のサーボモーター６１から周期的に回生電流が生じ、加速・等速制御中に電源スイッチ１３が切断された場合でも、この周期的に発生する回生電流が放電を抑制することが可能となる。
【００３８】
また、第一の実施形態においてサーボモーター６１に対して減速回転をさせる場合（回生制御）の各ドライバー６２１，６３１，６４１，６５１に対する制御信号を図５に示したが、これに対して、周期的に駆動状態切り替え制御を実行する場合には、図１０に示すように、減速するためにＵ相ローサイドドライバー６３１のみをパルス状にONしているときに、周期的（ＰＷＭの周期よりも長周期）に加速・等速状態が生じるようにＵ相ハイサイドドライバー６２１及びＶ相ローサイドドライバー６５１がONとなるようにＩＰＭドライバー６を制御する。これにより、Ｕ相ハイサイドドライバー６２１及びＶ相ローサイドドライバー６５１がON、Ｖ相ハイサイドドライバー６４１及びＵ相ローサイドドライバー６３１がOFFとなり、回生制御中のサーボモーター６１に周期的に駆動電流が流れ、回生制御中に電源スイッチ１３が切断された場合でも、この周期的に発生する駆動電流が放電を抑制することが可能となる。
【００３９】
なお、上記駆動状態切り替え制御の一回の実行時間は前述した放電遮断時間とすることが望ましいが、図９及び図１０に示すように、ＰＷＭ制御が行われているときには、そのON期間又はOFF期間に合わせて実行しても良い。
また、駆動状態切り替え制御の実行周期は、頻度を高めた方が電源スイッチ１３の放電防止の実行効率を高めることができるが、頻度が高くなるとモーターの出力が低減するので、放電防止の実行効率とモーターの出力効率とのバランスを考慮して適宜設定する必要がある。上記の例では、10[MS]に一回は行うことが望ましい。
【００４０】
このように、直流給電ミシン１は、前述した電源スイッチ１３の切断状態又はアーク放電を検出する場合と同様の効果を得ると共に、電源スイッチ１３の切断状態又はアーク放電の検出手段を不要とすることができ、装置の簡略化及び制御の簡略化を図ることが可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
１  直流給電ミシン
２  共通電源（ミシン外部の直流電源供給源）
６  ＩＰＭドライバー（モータードライバー回路）
７  制御部
１０  制御部用電源
１１  比較回路（検出部）
１３  電源スイッチ
２１  変換回路
２２  蓄積部
５０  縫製システム
５１  ＡＣ電源
６１  サーボモーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図８】
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