(57)【要約】【課題】  ステッピングモータを加速領域と一定速領域と減速領域において夫々駆動制御する為の最適なモータ駆動パターンを、より簡単に設定できるようにすること。【解決手段】  予め設定された複数の加速度の各々と複数の減速度の各々とを組み合わせた複数の速度パターンの各々にてステッピングモータがテスト的に駆動制御され（Ｓ11〜Ｓ16）、ステッピングモータに対する回転指令値とステッピングモータの実回転角相当値との差の絶対値の最大値が複数組分求められ（Ｓ17）、複数組の最大差の中から最小の最大差となる速度パターンにおける加速度Ｍ、一定速Ｖ、減速度Ｎのデータが求められ（Ｓ26〜Ｓ28）、その速度パターンのデータでもってステッピングモータが実際に駆動制御される。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速領域と一定速領域と減速領域のうちの少なくとも２つの領域からなる速度パターンに基づいて、予め設定された数の駆動パルスでステッピングモータを駆動制御し、ステッピングモータに連結された被駆動部を駆動するステッピングモータの速度制御装置において、
前記ステッピングモータの出力軸の実回転角に相当する実回転角相当値を検出可能な検出手段と、
予め設定された複数の加速度と複数の減速度とを記憶する加減速度記憶手段と、
前記加減速記憶手段に記憶した複数の加速度の各々と複数の減速度の各々との組み合わせにてステッピングモータを駆動する場合の複数の速度パターンを演算する速度パターン演算手段と、
前記速度パターン演算手段で演算された複数の速度パターンの各々にてステッピングモータをテスト的に駆動制御し、ステッピングモータに対して回転指令した指令値と、前記検出手段で検出された実回転角相当値との差の絶対値の最大値を求め、その最大差を加速度と一定速及び減速度と対応付けて複数組み記憶した最大差テーブルを作成するテーブル作成手段と、
前記最大差テーブルに記憶した複数組の最大差の中から最小の最大差を抽出し、この最小の最大差となる速度パターンにおける加速度、一定速、減速度のデータを決定する制御手段と、
を備えたことを特徴とするステッピングモータの速度制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、決定した加速度と一定速と減速度のデータに基づいて、前記加速領域と一定速領域と減速領域の各々における駆動パルス間隔を夫々設定することを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータの速度制御装置。
【請求項３】
前記速度パターン演算手段は、前記加速度及び減速度と、予め設定された駆動パルスの数と駆動可能時間とに基づいて前記一定速を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載のステッピングモータの速度制御装置。
【請求項４】
前記被駆動部は、縫製機に設けられた縫製機構部であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のステッピングモータの速度制御装置。
【請求項５】
加速領域と一定速領域と減速領域のうちの少なくとも２つの領域からなる速度パターンに基づいて、予め設定された数の駆動パルスでステッピングモータを駆動制御し、ステッピングモータに連結された被駆動部を駆動するステッピングモータの速度制御方法において、
予め設定された複数の加速度の各々と複数の減速度の各々との組み合わせにてステッピングモータを駆動する場合の複数の速度パターンを演算する第１ステップと、
前記複数の速度パターンの各々にてステッピングモータをテスト的に駆動制御し、前記ステッピングモータをテスト的に駆動制御する毎に、ステッピングモータに対して回転指令した指令値と、前記ステッピングモータの出力軸の実回転角に相当する実回転角相当値との差の絶対値の最大値を求める第２ステップと、
これら最大差を加速度と一定速及び減速度と対応付けて複数組記憶した最大差テーブルを作成する第３ステップと、
前記最大差テーブルに記憶した複数組の最大差の中から最小の最大差を抽出し、この最小の最大差となる速度パターンにおける加速度、一定速、減速度のデータを選択する第４ステップと、
を備えたことを特徴とするステッピングモータの速度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータの速度制御装置及びその速度制御方法に関し、特に加速領域と一定速領域と減速領域とからなる速度パターンに基づいたステッピングモータの駆動制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の産業機器に設けられた種々の被駆動部を駆動する為に、オープンループにより駆動制御を簡単に行えるステッピングモータが採用されている。この種のステッピングモータを駆動させる場合、励磁コイルの励磁切換えタイミングと、慣性モーメントや負荷トルクとのバランスが崩れた場合、特に起動時や加減速時に脱調したり振動することがある。
【０００３】
そこで、ステッピングモータを駆動制御するに際して、負荷トルクや慣性モーメント等の要求トルクと、ステッピングモータの発生可能トルク等を考慮し、駆動を開始するときの起動周波数を決定する等して、台形状の速度パターン（運転パターン）を演算するようにしている。
【０００４】
例えば、特許文献１のステッピングモータの開ループパルス列制御装置は、ステッピングモータのロータ位置を示すロータ位置パルス（エンコーダパルス）と、ステッピングモータ駆動用の駆動制御部に出力された指令パルス発生器からの１次指令パルスを受け取り、ステッピングモータの駆動制御を行う駆動制御部に２次指令パルスを出力し、２次指令パルスに同期してステッピングモータの励磁シーケンスを切換えて駆動制御するに際して、２次指令パルスとロータ位置パルスとの偏差（励磁コイルの励磁の進み角度）を検出し、ロータ位置パルスに対して２次指令パルスが進んだ状態にある進み角側の偏差所定値と、ロータ位置パルスに対して２次指令パルスが遅れた状態にある遅れ角側の偏差所定値とによって定められる偏差所定範囲と、２次指令パルスとロータ位置パルスとの偏差を比較し、その偏差が、ロータ位置パルスに対して２次指令パルスが進んだ（遅れた）状態に進み角側偏差所定値（遅れ角側偏差所定値）まで拡大した場合は、指令パルス発生器からの１次指令パルスを保留し、１次指令パルスと逆方向（同方向）の高速パルスを２次指令パルスとして駆動制御部に出力し、慣性付加に対するステッピングモータの制御を自動的に調整するようにしてある。
【０００５】
また、特許文献２のミシンにおけるパルスモータの駆動制御装置は、パルスモータに指令される指令パルス数（指令位置）とパルスモータ軸に設けたロータリエンコーダからの位置検出パルス数（実際のモータ位置）との差のパルス数ｍ（これが現在の指令位置に対する実際のモータ位置の遅れ又は進み状態）と、前回の差パルス数ｍ０から今回の差パルス数ｍ１を差し引いた変動パルス数ｃ（これが負荷変動の傾向）とをパラメータとして、指令パルスの速度を制御する。例えば、実際のモータ位置が最大トルクを生じる遅れであって、負荷が増加傾向の場合には増速せず、実際のモータ位置が最大トルクを生じる遅れであって、負荷が減少傾向の場合には増速するようにし、効果的に増速制御を可能にしてある。
【０００６】
更に、特許文献３のステッピングモータ駆動方法は、短い加速区間で短時間にスルーアップを行うと、スルーアップから定速駆動に移行したとき、過渡振動が起こる。この過渡振動は可動体の負荷変化と相関があるので、キャリッジの往復回数が所定値「１０９」に達した場合、キャリッジの摩擦負荷が変化していると予想さるため、モータを駆動する駆動テーブルとして、制御部のＲＯＭに予め格納されている複数の非線型のモータ駆動テーブルのうちから最適なモータ駆動テーブルに変更する。ここでは、特に、加速から定速に移行する１ステップ前の励磁時間を可変するようにし、経年変化にも対応できるようにしてある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−６４９３２号公報  （第８〜１３頁、図１〜図２）
【特許文献２】特開平６−３８５９６号公報  （第４〜６頁、図４〜５）
【特許文献３】特開２００４−３２９３９号公報  （第３〜５頁、図５〜図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したように、特許文献１に記載のステッピングモータの開ループパルス列制御装置においては、ステッピングモータを２次指令パルスに同期させて駆動制御しながら、２次指令パルスとロータ位置パルスとを受けて偏差を演算するとともに、２次指令パルスの進み角側偏差所定値や遅れ角側偏差所定値を演算する等の複雑な演算処理が実行されるため、駆動制御のための演算制御が複雑化し、駆動制御部の制御負荷が非常に大きくなり、決められた時間内に駆動部の動作が完了できない場合があるという問題がある。そこで、高速処理が可能な演算素子を使用する場合には、駆動制御部がコスト高になるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載のミシンにおけるパルスモータの駆動制御装置においても同様に、パルスモータを駆動制御しながら、パルスモータに対する指令パルス数とロータリエンコーダからの位置検出パルス数を受けてその差のパルス数ｍの演算に加えて、前回の差パルス数ｍ０から今回の差パルス数ｍ１を差し引いた変動パルス数ｃとをパラメータとして指令パルスの速度を制御するので、駆動制御のための演算制御が複雑化し、コントローラの制御負荷が非常に大きくなり、決められた時間内に駆動部の動作が完了できない場合があるという問題がある。そこで、高速処理が可能な演算素子を使用する場合には、コントローラがコスト高になるという問題がある。
【００１０】
更に、特許文献３に記載のステッピングモータ駆動方法においては、被駆動部であるキャリッジの往復回数が所定値に達する毎に、最適なモータ駆動テーブルに変更するようにしてあるが、何れのモータ駆動パターンにおいても、所定速度に達する直前の１ステップの励磁時間を変更するだけであるため、加速領域における加速度（加速度合いの傾き）を負荷トルクの大きさに応じて変更しない限り、キャリッジの如何なる負荷変動にも対処できるものではない。
【００１１】
また、これら複数のモータ駆動パターンを予め作成するに際して、キャリッジの負荷の大きさを想定して、手作業で１ステップの励磁時間を入力設定しなければならず、これら複数のモータ駆動パターン作成が複雑化するとい問題がある。更に、モータ駆動パターンの変更時期は、キャリッジの所定回数の駆動毎に限定されるため、モータ駆動パターン変更時期の融通性に欠けるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係るステッピングモータの速度制御装置は、加速領域と一定速領域と減速領域のうちの少なくとも２つの領域からなる速度パターンに基づいて、予め設定された数の駆動パルスでステッピングモータを駆動制御し、ステッピングモータに連結された被駆動部を駆動するステッピングモータの速度制御装置において、ステッピングモータの出力軸の実回転角に相当する実回転角相当値を検出可能な検出手段と、予め設定された複数の加速度と複数の減速度とを記憶する加減速度記憶手段と、加減速記憶手段に記憶した複数の加速度の各々と複数の減速度の各々との組み合わせにてステッピングモータを駆動する場合の複数の速度パターンを演算する速度パターン演算手段と、速度パターン演算手段で演算された複数の速度パターンの各々にてステッピングモータをテスト的に駆動制御し、ステッピングモータに対して回転指令した指令値と、検出手段で検出された実回転角相当値との差の絶対値の最大値を求め、その最大差を加速度と一定速及び減速度と対応付けて複数組み記憶した最大差テーブルを作成するテーブル作成手段と、最大差テーブルに記憶した複数組の最大差の中から最小の最大差を抽出し、この最小の最大差となる速度パターンにおける加速度、一定速、減速度のデータを決定する制御手段とを備えたものである。
【００１３】
予め設定された複数の加速度と複数の減速度とが加減速度記憶手段に記憶されているので、これら複数の加速度の各々と複数の減速度の各々との組み合わせにてステッピングモータを駆動する場合の複数の速度パターンが演算され、これら複数の速度パターンの各々にてステッピングモータがテスト的に駆動制御される。
【００１４】
このテスト的な駆動制御に際して、ステッピングモータに対する回転指令値と、検出されたステッピングモータの出力軸の実回転角に相当する実回転角相当値との差の絶対値の最大値が求められ、その最大差が加速度と一定速及び減速度と対応付けて最大差テーブルに複数組み記憶される。
【００１５】
そして、最終的に、最大差テーブルに記憶した複数組の最大差の中から最小の最大差が抽出され、この最小の最大差となる速度パターンにおける加速度、一定速、減速度のデータが決定され、これらのデータでもってステッピングモータが実際に駆動制御される。それ故、ステッピングモータの回転指令値とステッピングモータの実回転角相当値との差が最も小さい状態、つまり加速領域から一定速領域を経て減速領域に亙って滑らかに切換え可能な理想的な速度パターンを決定することができ、脱調や振動の発生が抑制される。
【００１６】
請求項２に係るステッピングモータの速度制御装置は、請求項１の発明において、前記制御手段は、決定した加速度と一定速と減速度のデータに基づいて、加速領域と一定速領域と減速領域の各々における駆動パルス間隔を夫々設定するものである。
【００１７】
請求項３に係るステッピングモータの速度制御装置は、請求項１又は２の発明において、前記速度パターン演算手段は、加速度及び減速度と、予め設定された駆動パルスの数と駆動可能時間とに基づいて一定速を演算するものである。
【００１８】
請求項４に係るステッピングモータの速度制御装置は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記被駆動部は、縫製機に設けられた縫製機構部である。
【００１９】
請求項５に係るステッピングモータの速度制御方法は、加速領域と一定速領域と減速領域のうちの少なくとも２つの領域からなる速度パターンに基づいて、予め設定された数の駆動パルスでステッピングモータを駆動制御し、ステッピングモータに連結された被駆動部を駆動するステッピングモータの速度制御方法において、予め設定された複数の加速度の各々と複数の減速度の各々との組み合わせにてステッピングモータを駆動する場合の複数の速度パターンを演算する第１ステップと、複数の速度パターンの各々にてステッピングモータをテスト的に駆動制御し、ステッピングモータをテスト的に駆動制御する毎に、ステッピングモータに対して回転指令した指令値と、ステッピングモータの出力軸の実回転角に相当する実回転角相当値との差の絶対値の最大値を求める第２ステップと、これら最大差を加速度と一定速及び減速度と対応付けて複数組記憶した最大差テーブルを作成する第３ステップと、最大差テーブルに記憶した複数組の最大差の中から最小の最大差を抽出し、この最小の最大差となる速度パターンにおける加速度、一定速、減速度のデータを選択する第４ステップとを備えたものである。
【００２０】
このように、加速領域と一定速領域と減速領域のうちの少なくとも２つの領域からなる速度パターンに基づいて、予め設定された数の駆動パルスでステッピングモータを駆動制御し、ステッピングモータに連結された被駆動部を駆動するステッピングモータの速度制御方法において、第１ステップ〜第４ステップを備えたので、前述した請求項１と同様に作用する。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明によれば、加速領域と一定速領域と減速領域のうちの少なくとも２つの領域からなる速度パターンに基づいて、予め設定された数の駆動パルスでステッピングモータを駆動制御し、ステッピングモータに連結された被駆動部を駆動するステッピングモータの速度制御装置において、検出手段と、加減速度記憶手段と、速度パターン演算手段と、テーブル作成手段と、制御手段とを設け、予め設定された複数の加速度の各々と複数の減速度の各々とを組み合わせた複数の速度パターンの各々にてステッピングモータがテスト的に駆動制御され、ステッピングモータに対する回転指令値とステッピングモータの実回転角相当値との差の絶対値の最大値が複数組分求められるとともに、複数組の最大差の中から最小の最大差となる速度パターンにおける加速度、一定速、減速度のデータでもってステッピングモータが実際に駆動制御されるので、ステッピングモータの最適で且つ理想的な速度パターンを容易に且つ迅速に求めることができるとともに、脱調や振動の発生を抑制してステッピングモータを円滑に駆動制御することができる。
【００２２】
しかも、ステッピングモータを駆動制御しながら最適な速度パターンを求めるのではない為、高速処理が可能な高価な制御装置を必要とせず、制御装置の製造コストを安価にできること、被駆動部の駆動時間に関係なく、速度パターンを任意の時点でその都度、理想的な速度パターンに更新することができ、被駆動部の駆動状態における信頼性を高めることができる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、前記制御手段は、決定した加速度と一定速と減速度のデータに基づいて、加速領域と一定速領域と減速領域の各々における駆動パルス間隔を夫々設定するので、これら加速領域と一定速領域と減速領域の各々における駆動パルス間隔を、精度良く且つ迅速に求めることができる。その他請求項１と同様の効果を奏する。
【００２４】
請求項３の発明によれば、前記速度パターン演算手段は、加速度及び減速度と、予め設定された駆動パルスの数と駆動可能時間とに基づいて一定速を演算するので、一定速領域における一定速を、これらの数値を用いて演算により容易に求めることができる。その他請求項１又は２と同様の効果を奏する。
【００２５】
請求項４の発明によれば、前記被駆動部は、縫製機に設けられた縫製機構部であるので、縫製機に設けられる布送り機構や針振り機構等、縫製に関する種々の被駆動部を駆動する各種のステッピングモータの駆動制御に適用することができる。その他請求項１〜３の何れかと同様の効果を奏する。
【００２６】
請求項５の発明によれば、加速領域と一定速領域と減速領域のうちの少なくとも２つの領域からなる速度パターンに基づいて、予め設定された数の駆動パルスでステッピングモータを駆動制御し、ステッピングモータに連結された被駆動部を駆動するステッピングモータの速度制御方法において、第１ステップ〜第４ステップを備えたので、前記請求項１と同様の効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本実施例のステッピングモータの速度制御装置及びその速度制御方法は、加速領域における複数の加速度と減速領域における複数の減速度を予め記憶しておき、これら複数の加速度の各々と複数の減速度の各々を組み合わせた速度パターンの各々にて、電子鳩目穴かがりミシンの送り台を駆動するステッピングモータをテスト的に駆動制御したときの複数の差の最大値のうちから最小の最大差を求め、この最小の最大差のときの速度パターンにおける加速度と一定速と減速度のデータに基づいてステッピングモータを円滑に駆動できるようにしてある。
【実施例】
【００２８】
図１，図２に示すように、電子鳩目穴かがりミシン１は、略矩形箱状をなすベッド部２に、その後方部上部から前方に連続して延びるアーム部３を一体的に有して構成され、作業テーブル６（図２参照）上に載置されている。
【００２９】
この作業テーブル６には、針棒４の上下動及び揺動やルーパー機構（図示略）等を同期駆動させる縫製機構の駆動源となるミシンモータ７、複数種類の鳩目穴かがり縫目のうちから択一的に選択する操作パネル８、足踏み式の起動・停止スイッチ９（図３参照）などが設けられ、更に各機構の作動を制御するマイクロコンピュータからなる制御装置１０（これがステッピングモータの速度制御装置に相当する）が設けられている。
【００３０】
アーム部３の先端部には、縫針５を備えた針棒４が上下動可能に設けられ、詳しく図示はしないが、ミシンモータ７の駆動により回転する主軸１１の回転力がカム機構に伝達され、所定幅分だけ左右に揺動しながら上下駆動されるようになっている。この場合、主軸１１の１回転により、針棒４は左側揺動位置（内針位置）と右側揺動位置（外針位置）とに２回上下動するようになっている。
【００３１】
また、図示を省略するが、ベッド部２には、針棒４に対向するように左右１対のルーパー（図示略）を有するルーパー機構を備えたルーパー土台が設けられ、このルーパー土台は回転機構により鉛直軸周りに回動可能になっている。これら２個のルーパーはルーパー土台に設けられたリンク機構やカム機構を介して主軸１１の回転により、針棒４の上下動と調時して揺動駆動されるようになっている。
【００３２】
ベッド部２の上面部には、図１，図２に示すように、鳩目穴かがり縫いに供する加工布をセットする送り台１２が設けられている。この送り台１２は、全体として薄形の矩形箱状をなし、ルーパー土台及びメスに対向する部位が開放されている。また、この送り台１２の上面には、図示を省略するが、金属製からなる左右１対のクロスプレートが夫々設けられている。
【００３３】
ここで、縫針５には糸供給源から供給される上糸が挿通されるとともに、左ルーパーの先端部には下糸が挿通され、右ルーパーは上糸ループを編み込みながら下糸を交絡させて、ループ結合部を形成する。更に、針棒４及びルーパー土台はベッド部２内に設けられたθ方向駆動モータ２４（図３参照）及びギヤ機構からなる回転機構により、夫々水平面において、鉛直軸周りに一体的に回転するようになっている。
【００３４】
次に、電子鳩目穴かがりミシン１の制御系の概要について、図３のブロック図に基づいて説明する。
【００３５】
電子鳩目穴かがりミシン１の制御装置１０は、ＣＰＵ１５とＲＯＭ１６とＲＡＭ１７及び不揮発性メモリ１７ａ等を含むマイクロコンピュータと、そのマイクロコンピュータにデータバスなどのコモンバス１８を介して接続された入力インターフェース１９及び出力インターフェース２０等から構成されている。
【００３６】
入力インターフェース１９には、起動・停止スイッチ９と、布押えに連結された布押えスイッチ２１と、タイミング信号発生器２２と、操作パネル８からの信号が供給される。出力インターフェース２０からは、ミシンモータ７の為の駆動回路２３と、θ方向駆動モータ２４の為の駆動回路２５と、打ち抜き用ハンマー２９を駆動するエアシリンダ２８に連結された電磁切換え弁２６の為の駆動回路２７と、送り台１２（これが被駆動部に相当する）を移動駆動するＸ方向駆動モータ３０の為の駆動回路３１とＹ方向駆動モータ３２の為の駆動回路３３に加えて、操作パネル８の各々に駆動信号や駆動パルス信号が供給される。
【００３７】
ここで、Ｘ方向駆動モータ３０とＹ方向駆動モータ３２（これらが被駆動部を駆動するステッピングモータに相当する）の各々は、４００ステップのステッピングモータからなり、夫々オープンループにより駆動制御される。Ｘ方向駆動モータ３０とＹ方向駆動モータ３２に、４００本の細線を等間隔で放射状に描いたエンコーダディスクが夫々固着され、Ｘ方向駆動モータ３０のエンコーダディスクを読み取り可能にエンコーダＸ３４が設けられるとともに、Ｙ方向駆動モータ３２のエンコーダディスクを読み取り可能にエンコーダＹ３５が設けられている。
【００３８】
即ち、駆動モータ３０，３２が１ステップ（ステップ角が0.9 °) 駆動されると、エンコーダＸ３４とエンコーダＹ３５は夫々１つのエンコーダ信号を入力インターフェース１９に出力するようになっている。ここで、これらエンコーダＸ，Ｙ３４，３５が検出手段に相当する。また、タイミング信号発生器２２は、電子鳩目穴かがりミシン１の主軸１１に連係させて設けられ、主軸１１の回転位相を検出して、鳩目穴かがり縫いに際して、各種の位相信号を出力するものである。
【００３９】
ＲＯＭ１６には、複数種類の閂止め縫目を有する穴かがり縫目の縫目データと、各種の穴かがり縫目データと、これら縫目データに基づいて、これらモータ７，２４，３０，３２及び電磁切換え弁２６を駆動制御して送り台１２や回転機構等の縫製機構を駆動するための駆動制御プログラムに加えて、後述する本願特有の速度パターン設定制御のための制御プログラムなどが格納されている。
【００４０】
ＲＯＭ１６の加減速度記憶メモリ１６ａ（これが加減速度記憶手段に相当する）には、図４に示すように、予め設定された５種類（0.8 〜1.2V/ 時間 )の加速度Ｍと、予め設定された５種類（0.8 〜1.2V/ 時間 )の減速度Ｎとが記憶されている。但し、記号Ｖは加速度である。ここで、これら５種類の加速度Ｍと減速度Ｎとは、Ｘ方向駆動モータ３０とＹ方向駆動モータ３２を過去おける経験的な標準値「1.0」 に基づいて、その前後に拡張された所定範囲に含まれる複数の値に設定されている。
【００４１】
また、ＲＡＭ１７には、鳩目穴かがり縫いに際して、操作パネル６を介して選択された鳩目穴かがり縫いの縫目データを格納する縫目データメモリに加えて、各種のワークメモリ、バッファやポインタなどが設けられている。ＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換え可能なＲＯＭ）等からなる不揮発性メモリ１７ａには、図１０において後述するように、Ｘ方向駆動モータ３０の駆動速度を制御する速度制御情報が更新可能に記憶されている。
【００４２】
次に、電子鳩目穴かがりミシン１の制御装置１０により実行される速度パターン設定制御のルーチンについて、図６のフローチャートに基づいて説明する。但し、図中符号Ｓｉ（ｉ＝１１、１２、１３・・・）は各ステップである。但し、この速度パターン設定制御について、前述したステッピングモータからなるＸ方向駆動モータ３０を駆動制御する速度制御方法を含めて説明する。
【００４３】
ここで、Ｘ方向駆動モータ３０の速度制御について、図５に基づいて簡単に説明する。電子鳩目穴かがりミシン１が高速（例えば、約２２００回転／分）で縫製される場合には、針棒４が上下動する上下動サイクル時間に基づいて、駆動可能時間Ｔ（例えば、約２０ｍｓ）で送り台１２をＸ方向に駆動させる必要がある。
【００４４】
その為、加速領域ＭＥにおける加速度Ｍの為の加速時間が「Ｔ１」に設定され、その後の一定速領域ＣＥにおける一定速Ｖの為の一定速時間が「Ｔ２−Ｔ１」に設定され、減速領域ＮＥにおける減速度Ｎの為の減速時間は「Ｔ−Ｔ２」に設定されている。それ故、Ｘ方向駆動モータ３０は、基本的に台形状の速度パターンにて駆動制御される。
【００４５】
即ち、駆動パルス数をＰ、駆動可能時間をＴ、定速時期をＴ１、減速時期をＴ２とすると、
演算式１・・・Ｐ＝Ｖ（Ｔ２−Ｔ１）＋Ｖ（Ｔ１／２）＋Ｖ｛（Ｔ−Ｔ２）／２｝
演算式２・・・Ｍ＝Ｖ／Ｔ１
演算式３・・・Ｎ＝Ｖ／（Ｔ−Ｔ２）
が成立し、これら演算式１〜３に基づいて、
演算式４・・・（１／Ｍ＋１／Ｎ）Ｖ2 −2 ＴＶ＋2 Ｐ＝０・・が成立する。
ここで、これら加速度Ｍ、減速度Ｎ、駆動可能時間をＴ、駆動パルス数Ｐは、夫々予め設定される定数であるため、Ｔ２≧Ｔ１の条件を加えることで、１つの一定速Ｖを求めることができる。
【００４６】
この制御が開始されると、先ず、駆動パルス数Ｐとして「４」がセットされ（Ｓ11）、加速領域ＭＥの加速度Ｍに、加減速度記憶メモリ１６ａに設定された５種類の加速度Ｍのうちの最初の値「0.8」がセットされ（Ｓ12) 、減速領域ＮＥの減速度Ｎに、加減速度記憶メモリ１６ａに設定された５種類の減速度Ｎのうちの最初の値「0.8」がセットされる（Ｓ13）。
【００４７】
次に、一定速Ｖが演算される（Ｓ14）。この演算処理においては、Ｐ＝4 、Ｍ＝0.8 、Ｎ＝0.8 、Ｔ＝20msであるため、前述した演算式４を用いて演算により求められる。次に、カウンタＣに初期値「１」がセットされ（Ｓ15）、加速度Ｍと一定速Ｖと減速度Ｎに基づいて、駆動パルスを設定されたパルス数に応じて順次出力して、Ｘ方向駆動モータ３０を実際に駆動させながら、エンコーダＸ３４から出力されるエンコーダ信号が微小時間（例えば、約0.2ms ) おきに読み込まれる（Ｓ16）。次に、指令値合計とエンコーダ信号合計との差の絶対値の最大値、つまり最大差が演算される（Ｓ17）。
【００４８】
次に、送り台１２が移動開始のために設定されたＸ方向原点位置に復帰移動され（Ｓ18）、カウンタＣの値が１つインクリメントされ（Ｓ19）、カウンタＣの値が「３」でない場合には（Ｓ20：No）、Ｓ16以降が繰り返して実行される。カウンタＣの値が「３」に達した場合には（Ｓ20：Yes ）、これら３回分の最大差の平均値が最大差テーブルに記憶される（Ｓ21）。次に、減速度Ｎの値が「0.1」だけインクリメント、つまり次の減速度Ｎが設定され（Ｓ22) 、減速度Ｎの値が最大の「1.2」 に達していない場合には（Ｓ23：No）、Ｓ14以降が繰り返して実行される。
【００４９】
減速度Ｎの値が最大の「1.2」 に達した場合には（Ｓ23：Yes ）、加速度Ｍの値が「0.1」だけインクリメントされ（Ｓ24）、加速度Ｍの値が最大の「1.2」 に達していない場合には（Ｓ25：No）、Ｓ13以降が繰り返して実行される。加速度Ｍの値が最大の「1.2」 に達した場合には（Ｓ25：Yes ）、これら複数の最大差のうちから、最小の最大差が抽出され（Ｓ26）、この最小の最大差となる速度パターンにおける加速度Ｍと一定速Ｖと減速度Ｎのデータが決定されて最小最大差テーブルに記憶される（Ｓ27）。
【００５０】
次に、駆動パルス間隔とＣＰＵ１５に対する割込みの為のカウンタの値が設定され、既存の駆動パルス間隔と割込み用カウンタ値が新規の設定値で変更される（Ｓ28）。次に、駆動パルス数Ｐが１つインクリメントされ（Ｓ29）、駆動パルス数Ｐが「１００」に達していない場合には（Ｓ30：No）、Ｓ12以降が繰り返して実行される。そして、最終的に駆動パルス数Ｐが「１００」に達した場合（Ｓ30：Yes ）、この制御を終了する。
【００５１】
ここで、ステッピングモータ速度制御の特にＳ12〜Ｓ14等が速度パターン演算手段に相当し、ステッピングモータ速度制御の特にＳ16，Ｓ17，Ｓ21等がテーブル作成手段に相当し、ステッピングモータ速度制御の特にＳ26，Ｓ27等が制御手段に相当する。また、ステッピングモータ速度制御の特にＳ12〜Ｓ14等が第１ステップに相当し、ステッピングモータ速度制御の特にＳ16，Ｓ17等が第２ステップに相当し、ステッピングモータ速度制御の特にＳ21等が第３ステップに相当し、ステッピングモータ速度制御の特にＳ26，Ｓ27等が第４ステップに相当する。
【００５２】
次に、ステッピングモータ速度制御の作用及び効果について説明する。但し、駆動パルス数Ｐが「１４」の場合について説明するものとする。
【００５３】
駆動パルス数Ｐが「１４」であって、加速度Ｍが「1.0」 且つ減速度Ｎが「1.1」 のときには、Ｘ方向駆動モータ３０を駆動パルス数Ｐにて実際に駆動しながらエンコーダ信号を微小時間おきに読み込むと、図７に示すように、出力された駆動パルス数である指令パルス数合計と、入力したエンコーダ信号合計と、微小時間毎の指令値合計とエンコーダ信号合計との差の絶対値が対応付けて求められる。
【００５４】
即ち、図８に示すように、このように５種類「0.8〜1.2」の加速度Ｍの各々と５種類「0.8〜1.2」の減速度Ｎの各々とを組み合わせた２５通りの最大差が夫々求められ、最大差テーブルに記憶される。次に、これら２５通りの最大差のうちの最小の最大差「3.3」 が求められる。それ故、図９に示すように、複数の指令パルス数Ｐ（４〜１００）の各々について、このように求められた最小の最大差を、加速度Ｍと一定速Ｖと減速時期Ｔ２と減速度Ｎとを対応付けて複数組記憶した最小最大差テーブルが作成される。
【００５５】
即ち、この最小最大差テーブルにおいては、指令パルス数Ｐに対応させて、最小の最大差となる速度パターンにおける加速度Ｍと一定速Ｖと減速度Ｎのデータが決定される。次に、指令パルス数Ｐ「１４」に関して説明すると、図１０に示すように、指令パルス数Ｐと速度Ｖに対応させて、駆動パルス間隔と、ＣＰＵ１５に対する割込みを発生させる為のカウンタの値からなる速度制御情報が求められ、不揮発性メモリ１７ａに既に記憶されている速度制御情報を書き換えて新規に設定される。
【００５６】
そこで、このように最終的に求められた加速領域ＭＥと一定速領域ＣＥと減速領域ＮＥにおける速度と、駆動パルス間隔と、割込みの為のカウンタ値とに基づいて、Ｘ方向駆動モータ３０が駆動制御される。指令パルス数Ｐが「１４」の場合、定速時期Ｔ１が「0.73ms」 であるため、2 つの指令パルスが出力された時点で加速領域ＭＥから一定速領域ＣＥに変更され、また、減速時期Ｔ２が「19.19ms」 であるため、１３個目の指令パルスが出力された時点で一定速領域ＣＥから減速領域ＮＥに変更される。
【００５７】
このように、予め設定された複数の加速度Ｍの各々と複数の減速度Ｎの各々とを組み合わせた複数の速度パターンの各々にてＸ方向駆動モータ３０がテスト的に駆動制御され、Ｘ方向駆動モータ３０に対する回転指令パルス値と、Ｘ方向駆動モータ３０の実回転角相当値であるエンコーダ信号合計との差の絶対値の最大値が複数組分求められるとともに、複数組の最大差の中から最小の最大差となる速度パターンにおける加速度、一定速、減速度のデータデータでもってＸ方向駆動モータ３０が実際に駆動制御されるので、Ｘ方向駆動モータ３０の最適で且つ理想的な速度パターンを容易に且つ迅速に求めることができるとともに、脱調や振動の発生を抑制してＸ方向駆動モータ３０を円滑に駆動制御することができる。
【００５８】
しかも、Ｘ方向駆動モータ３０を駆動制御しながら最適な速度パターンを求めるのではない為、高速処理が可能な高価な制御装置を必要とせず、制御装置１０の製造コストを安価にできること、送り台１２の駆動時間に関係なく、速度パターンを任意の時点でその都度、理想的な速度パターンに更新することができ、送り台１２の駆動状態における信頼性を高めることができる。
【００５９】
また、決定した加速度Ｍと一定速Ｖと減速度Ｎのデータに基づいて、加速領域ＭＥと一定速領域ＣＥと減速領域ＮＥの各々における駆動パルス間隔を夫々設定するので、これら加速領域ＭＥと一定速領域ＣＥと減速領域ＮＥの各々における駆動パルス間隔を、精度良く且つ迅速に求めることができる。
【００６０】
また、加速度Ｍ及び減速度Ｎと、予め設定された駆動パルスＰの数と駆動可能時間Ｔとに基づいて一定速Ｖを演算するので、一定速領域ＣＥにおける一定速Ｖを、これらの数値を用いて演算により容易に求めることができる。
【００６１】
次に、前記実施形態を部分的に変更した変更形態について説明する。
【００６２】
１〕駆動可能時間Ｔを「20ms」 、駆動パルス数Ｐを「14」、加速度Ｍを 「無限大」 、減速度Ｎを「1.0」 に設定した場合には、一定速Ｖが「0.7127」、定速時期Ｔ１が「0」 、減速時期Ｔ2 が「19.29」 となり、図１１に示すように、加速領域ＭＥがなくなり、一定速領域ＣＥと減速領域ＮＥだけの速度パターンとなる。
【００６３】
２〕図１２に示すように、駆動可能時間Ｔを「20ms」 、駆動パルス数Ｐを「14」、加速度Ｍを 「0.14」 、減速度Ｎを「0.14」に設定した場合には、一定速Ｖが「1.4」 、定速時期Ｔ１が「10.00」 、減速時期Ｔ2 が「10.00」 となり、図１２に示すように、一定速領域ＣＥがなくなり、加速領域ＭＥと減速領域ＮＥからなる三角形状の速度パターンとなる。
【００６４】
３〕図１３に示すように、駆動可能時間Ｔを「20ms」 、駆動パルス数Ｐを「14」、初速をＶ１、加速度Ｍを 「0.5」、減速度Ｎを「0.4」 に設定した場合には、一定速Ｖが「1.725」 、定速時期Ｔ１が「1.05」、減速時期Ｔ2 が「18.94」 、終速が初速Ｖ１よりも大きいＶ２となり、図１３に示すように、加速領域ＭＥと減速領域ＮＥと一定速領域ＣＥとからなる変形的な台形状の速度パターンとなる。
【００６５】
４〕今回の速度パターン設定制御を開始するに際して既に設定されている、つまり今迄使用されていた加速度Ｍと減速度Ｎを設定範囲の中心値とし、その中心値に対して前後に拡大した複数種類を今回において採用する複数種類の加速度Ｍと複数種類の減速度Ｎとして加減速度記憶メモリ５１ａに設定するようにしてもよい。
【００６６】
５〕送り台１２を移動駆動するＸ方向駆動モータ３０だけに限らず、ステッピングモータからなるＹ方向駆動モータ３２、θ方向駆動モータ２４等、各種のモータに本発明を適用することが可能である。更に、電子鳩目穴かがりミシン１以外の、工作機械等の産業機器における種々の被駆動部を駆動制御する各種のステッピングモータ駆動制御する駆動制御装置にも本発明を適用することが可能である。
【００６７】
６〕本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、当業者でれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施例に種々の変更を付加して実施することができ、本発明はそれらの変更形態をも包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係る電子鳩目穴かがりミシンの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電子鳩目穴かがりミシンの側面図である。
【図３】電子鳩目穴かがりミシンの制御系のブロック図である。
【図４】加減速度記憶メモリに設定された設定値を例示する図表である。
【図５】台形状の速度パターンを説明する説明図である。
【図６】速度パターン設定制御のフローチャートである。
【図７】テスト的に駆動制御したときの指令パルス数合計とエンコーダ信号合計を示す図表である。
【図８】最大差テーブルのデータ構成を説明する図表である。
【図９】最小最大差テーブルのデータ構成を説明する図表である。
【図１０】加速領域と一定速領域と減速領域における駆動パルス間隔と割込みカウント値とを対応させた図表である。
【図１１】変更形態に係る図５相当図である。
【図１２】変更形態に係る図５相当図である。
【図１３】変更形態に係る図５相当図である。
【符号の説明】
【００６９】
１      電子鳩目穴かがりミシン
１０    制御装置
１２    送り台
１６ａ  加減速度記憶メモリ
３０    Ｘ方向駆動モータ
【図１】
2006211749.tif 000003
【図２】
2006211749.tif 000004
【図３】
2006211749.tif 000005
【図４】
2006211749.tif 000006
【図５】
2006211749.tif 000007
【図６】
2006211749.tif 000008
【図７】
2006211749.tif 000009
【図８】
2006211749.tif 000010
【図９】
2006211749.tif 000011
【図１０】
2006211749.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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