(57)【要約】      （修正有）【課題】モータの回転速度の検出を安価に、かつ、環境温度、ミシントルクに依存されることなく回転速度制御できること。【解決手段】  目標速度ｎからモータ側速度として換算したミシン速度Ｍを減算して求めた速度補正値△δを加算した補正目標実速度Ｗを算出し、それをモータ３の回転指示を行う目標速度ｎに加算してモータ速度偏差値△Ｖを算出し、モータ速度偏差値△Ｖによって駆動回路４のパルス幅を設定するものであるから、環境温度、ミシントルクに依存されることのない制御とする。したがって、位置センサ８のような機械的なパルス発生器によって常に回転速度が監視し、逆起電力検出回路２の出力を補正しているから、高価な機械的なパルス発生器を複数使用することなく、かつ、廉価な逆起電力検出回路２の出力を補正して使用することにより、モータ３の回転速度の検出を安価に、環境温度、ミシントルクに依存されることなく回転速度制御できる。【選択図】図１
2006280763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミシンの駆動源となるモータの目標速度を指示する速度指示回路と、
前記モータに電力を供給する電源回路と、
前記電源回路からの出力をオン・オフ制御によって前記速度指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御する駆動回路と、
前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態のときに前記モータの逆起電圧を検出し、それによって実速度を算出する逆起電力検出回路と、
ミシン針の動きに直結した回転をミシン速度としてパルス信号で検出する機械的なパルス発生器と、
前記速度指示回路に入力した前記目標速度から前記機械的なパルス発生器出力の前記ミシン速度を比較し、その比較結果から算出した前記目標速度に対する速度補正値を算出する補正回路と、
前記目標速度から前記実速度を減算し、その減算結果に、前記目標速度に対する速度補正値を補正した値に基づくパルス幅を前記駆動回路にフィードバックする比較処理回路と
を具備することを特徴とするミシンのモータ制御回路。
【請求項２】
前記補正回路は、前記速度指示回路に入力した前記目標速度に基づき算出したパルス幅から前記機械的なパルス発生器出力のパルス幅を比較することを特徴とする請求項１に記載のミシンのモータ制御回路。
【請求項３】
ミシンの駆動源となるモータの目標速度を指示する速度指示回路と、
前記モータに電力を供給する電源回路と、
前記電源回路からの出力をオン・オフ制御によって前記速度指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御する駆動回路と、
前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態のときに前記モータの逆起電圧を検出し、それによって実速度を算出する逆起電力検出回路と、
ミシン針の動きに直結した回転をミシン速度としてパルス信号で検出する機械的なパルス発生器と、
前記逆起電力検出回路で検出した前記実速度から前記機械的なパルス発生器出力のパルス幅から算出した前記ミシン速度を比較し、その比較結果から算出した前記実速度に対する速度補正値を算出する補正回路と、
前記目標速度から前記実速度を減算し、その減算結果に、前記実速度に対する速度補正値を補正した値に基づくパルス幅を前記駆動回路にフィードバックする比較処理回路と
を具備することを特徴とするミシンのモータ制御回路。
【請求項４】
更に、前記目標速度、前記実速度、前記目標速度または前記実速度に前記速度補正値を加算してなる補正実速度の何れかの速度情報に応じて、前記逆起電力検出回路の出力の時定数を切り替える時定数切替回路を具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載のミシンのモータ制御回路。
【請求項５】
前記機械的なパルス発生器は、ミシンの位置検出を可能としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載のミシンのモータ制御回路。
【請求項６】
前記時定数切替回路で切り替える時定数によって、前記速度補正値を有効または無効に切り替えることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のミシンのモータ制御回路。
【請求項７】
前記速度補正値は、前記速度指示回路の目標速度の大きさによって有効または無効に切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載のミシンのモータ制御回路。
【請求項８】
前記速度補正値は、その補正値の大きさによって有効または無効に切り替えることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載のミシンのモータ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシン用のモータの回転速度制御を行うミシンの制御回路に関するもので、特に、ミシン用のモータから、そのモータの速度を検出し、希望する目標回転速度に一致させるミシンのモータ制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のミシンのモータ制御回路の基本的な技術思想は、特許文献１、特許文献２に掲載のように、フォトインタラプタとエンコーダディスク（１００パルス／回転）とを組み付け、パルス幅の計測、パルス数の計測によって速度を検出する方法を採用している。
また、従来のミシンのモータ制御回路において、モータの逆起電力による電圧値から速度を求める方法の基本的な技術思想も、特許文献３に掲載されている。
これらの基本的なモータの速度検出方法は共に公知である。
そして、演算手段がカウンタの計数結果によりミシンプーリ径とモータプーリ径とをベルトで接続し、そのプーリ比率を算出し、該プーリ比率を乗数値として演算手段と共に補正手段を構成する乗算器に設定し、その結果、速度指令信号でミシン速度を指令し、前記速度指令信号に従ったモータ速度になるように制御し、如何なるプーリ比率であっても速度指令信号に対してミシン速度を自動的に一定とする技術思想は、特許文献４乃至特許文献６等で公知である。
【特許文献１】特開平８−１５０２７９
【特許文献２】特開２００４−３２１７７１
【特許文献３】特開２０００−３５４３９５
【特許文献４】特公平６−３２７４２
【特許文献５】特公平７−１６５５３
【特許文献６】特公平７−１６５５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、特許文献１及び特許文献２等のパルス幅、パルス数の計測によって回転速度を検出する方法は、ミシンプーリ径とモータプーリ径との間をベルトで接続しているものでは、ミシン側とモータ側のそれぞれにフォトインタラプタ、エンコーダディスク等の構成部品を少なくとも各１個付設する必要があり、コスト的に高価とならざるを得ない。また、それらはパルス幅計測用の精度の高いクロックパルスで駆動されるカウンタも必要となり、低速度から高速度まで広い領域で速度を検出するには、それを計数するカウンタ及びメモリの容量が大きくなり、高速処理回路及びメモリが必要不可欠となる。そして、仮に、高速処理機能を有するカウンタ及び高速処理回路を有していても、フォトインタラプタの出力として整形されたパルスが到来しないと実速度が正確に計測できない。
【０００４】
特許文献３等のミシンのモータ制御回路は、ミシンのモータ速度制御が周囲の環境温度、ミシントルク等に依存されるため、前者のパルス幅、パルス数の計測によって速度を検出する方法よりも速度制御の安定化に劣る。しかし、部品点数が少ない構成で実現でき、安価な構成とすることができるという利点がある。また、電圧検出のためリアルタイムで計測ができるという利点もある。
また、特許文献４乃至特許文献６に掲載のように、ミシンプーリ径とモータプーリ径との間をベルトで接続しているので、モータとミシンのトルクの影響が大きくなる。
例えば、温度が高い時にはミシントルクは小さくなり、モータに対する電流が少なくなり、モータ逆起電圧も小さいから、モータの回転数を高く制御されることになる。逆に、温度が低い時にはミシントルクが大きくなり、逆起電圧信号が大きくなり、モータの回転数を低く制御することによりミシン回転数を安定化しようとする現象が生ずる。
【０００５】
そこで、本発明は、これらの特徴を考慮してなされたもので、速度検出専用のフォトインタラプタとエンコーダディスクとを追加することなく、モータの回転速度の検出を安価に、かつ、環境温度、ミシントルクに依存されることなく回転速度制御できるミシンのモータ制御回路の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１のミシンのモータ制御回路は、ミシンの駆動源となるモータの目標速度を指示する速度指示回路と、電源回路からの出力をオン・オフ制御によって前記速度指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御する駆動回路と、前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態のときにモータの逆起電圧（逆起電力）を検出し、それによって実速度を算出する逆起電力検出回路とを具備し、補正回路及び比較処理回路からなり、前記比較処理回路は、前記速度指示回路から指示した目標速度と前記逆起電力検出回路からの実速度とを比較し、その比較結果に、前記補正回路で得たその比較結果から算出した目標速度に対する速度補正値を加算した値に基づくパルス幅を前記駆動回路にフィードバックし、環境温度、ミシントルクに依存されることのない制御とする。
ここで、上記速度指示回路は、ミシンの駆動源としてのモータの速度を指示する機能を有する可変抵抗器、テンキー、切替スイッチ等の入力手段を介して入力する構成とすることができる。そして、前記電源回路は、モータに電力を供給する半波整流回路、全波整流回路または他の回路構成と共に設定することにより交流回路とすることができる。
また、上記駆動回路は、前記電源回路からの出力をスイッチング回路のオン・オフ制御によって、前記速度指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御するものであり、交流回路の所定の繰り返し半波のタイミングのみでオン制御した直流とすることができる。半波整流回路、全波整流回路の出力を、所定のタイミングでオン制御する回路とすることができる。
【０００７】
そして、上記逆起電力検出回路は、前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態にし、モータの端子間電圧によって逆起電圧を検出するものであるが、本発明を実施する場合には、モータの回転を検出する専用のコイルから回転を検出することもできる。
更に、上記機械的なパルス発生器は、ミシン針の動きに直結した機械的回転を、電気的パルス信号にできればよく、具体的には、エンコーダディスク、フォトインタラプタとすることもできる。
更にまた、上記比較処理回路は、前記速度指示回路から指示した目標速度と前記逆起電力検出回路からの実速度とを比較し、その比較結果に、前記補正回路で得たその比較結果から算出した目標速度に対する速度補正値を加算した値に基づくパルス幅を前記駆動回路にフィードバックし、前記駆動回路をオンするパルスを生成するものであり、アナログ的、ディジタル的に処理する回路とすることができる。
加えて、上記補正回路は、前記速度指示回路に入力した目標速度に基づき算出したパルス幅と機械的な位置センサで検出したミシン速度を比較し、その比較結果から目標速度に対する速度補正値を算出する回路である。この回路も、アナログ的、ディジタル的に処理する回路とすることができる。
【０００８】
請求項２のミシンのモータ制御回路の前記補正回路は、前記速度指示回路に入力した前記目標速度に基づき算出したパルス幅から前記機械的な前記パルス発生器出力のパルス幅を比較するものである。即ち、速度情報に代えてパルス幅を用いるものである。
【０００９】
請求項３のミシンのモータ制御回路は、ミシンの駆動源となるモータの目標速度を指示する速度指示回路と、電源回路からの出力をオン・オフ制御によって前記速度指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御する駆動回路と、前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態のときにモータの逆起電圧（逆起電力）を検出し、それによって実速度を算出する逆起電力検出回路とを具備し、前記目標速度と前記実速度とを比較し、その比較結果に、前記実速度から前記ミシン速度を減算して求めた速度補正値を加算した補正実速度を算出し、それをモータの回転指示を行う目標速度と補正実速度によって前記駆動回路のパルス幅を設定するものであるから、環境温度、ミシントルクに依存されることのない制御とする。
ここで、上記速度指示回路は、ミシンの駆動源としてのモータの速度を指示する機能を有する可変抵抗器、テンキー、切替スイッチ等の入力手段を介して入力する構成とすることができる。そして、前記電源回路は、モータに電力を供給する半波整流回路、全波整流回路または他の回路構成と共に設定することにより交流回路とすることができる。
また、上記駆動回路は、前記電源回路からの出力をスイッチング回路のオン・オフ制御によって、前記速度指示回路からの指示に従った電力を前記モータに供給するように制御するものであり、交流回路の所定の繰り返し半波のタイミングのみでオン制御した直流とすることができる。半波整流回路、全波整流回路の出力を、所定のタイミングでオン制御する回路とすることができる。
【００１０】
そして、上記逆起電力検出回路は、前記電源回路からの出力を前記駆動回路によってオフ状態にし、モータの端子間電圧によって逆起電圧を検出するものであるが、本発明を実施する場合には、モータの回転を検出する専用のコイルから回転を検出することもできる。
更に、上記機械的なパルス発生器は、ミシン針の動きに直結した機械的回転を、電気的パルス信号にできればよく、具体的には、エンコーダディスク、フォトインタラプタとすることもできる。
更にまた、上記補正回路は、前記逆起電力検出回路で検出した実速度Ｎから前記機械的なパルス発生器出力のミシン速度Ｍとを比較し、その比較結果から算出した実速度Ｎに対する速度補正値△δを算出する回路であり、アナログ的、ディジタル的に処理する回路とすることができる。
加えて、上記比較処理回路は、前記目標速度と前記実速度とを比較し、その比較結果に、前記実速度からモータ側速度として換算した前記ミシン速度を減算して求めた速度補正値を加算した値に基づくパルス幅によって前記駆動回路をオンするパルスを生成するものであり、アナログ的、ディジタル的に処理する回路とすることができる。
【００１１】
請求項４のミシンのモータ制御回路には、更に、前記時定数切替回路を具備し、前記目標速度、前記実速度、補正実速度の何れかの速度情報に応じて、前記逆起電力検出回路の出力の時定数を切り替えるものである。ここで、時定数の切り替えは、逆起電力検出回路は逆起電圧の誤差が少なくなるように切り替えるものであリ、２段以上の複数段に変更可能であれば良い。
【００１２】
請求項５のミシンのモータ制御回路の前記機械的なパルス発生器は、ミシンの位置検出を可能としたものである。ここで、前記機械的なパルス発生器は、位置検出と兼用させたものである。
【００１３】
請求項６のミシンのモータ制御回路の前記時定数切替回路で切り替える時定数によって、前記速度補正値を有効または無効に切り替えるものである。ここで、時定数によってとは、時定数が所定の閾値以上になったときとして設定できる。
【００１４】
請求項７のミシンのモータ制御回路の前記速度補正値は、前記速度指示回路の目標速度の大きさによって有効または無効に切り替えるものである。ここで、前記速度指示回路の目標速度の大きさによっては、目標速度が所定の閾値以上になったときとして設定できる。
【００１５】
請求項８のミシンのモータ制御回路の前記速度補正値は、その速度補正値の大きさによって有効または無効に切り替えるものである。ここで、前記補正値の大きさとは、補正値が所定の閾値以上になったときとして設定できる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１にかかるミシンのモータ制御回路においては、速度指示回路から指示した目標速度と逆起電力検出回路からの実速度とを比較し、その比較結果に、補正回路で得たその比較結果から算出した目標速度に対する速度補正値を加算した値に基づくパルス幅を駆動回路にフィードバックし、環境温度、ミシントルクに依存されることのない制御とするものである。
したがって、機械的なパルス発生器によって、常に回転速度が監視し、逆起電力検出回路の出力を目標速度の補正によって補正しているから、高価な機械的なパルス発生器を複数使用することなく、かつ、廉価な逆起電力検出回路の出力を補正して使用することにより、モータの回転速度の検出を安価に、かつ、環境温度、ミシントルクに依存されることなく回転速度制御できる。
特に、逆起電力検出回路によるモータの逆起電圧の特性は、モータ等のバラツキもあるためミシンのトルクに依存するので、個々のミシン毎の回転数を調整する必要がある。しかし、本発明によって、自動補正されるのでその必要がなくなり、製造コストが廉価となる。また、環境温度等の影響によって、調整時のミシントルクと実際に使用時のミシントルクが異なる場合、モータの逆起電圧特性も異なってしまうが、本発明によれば、調整時に設定した回転数と実際に使用した時の回転数に差が発生することがなくなる。
【００１７】
請求項２にかかるミシンのモータ制御回路の前記補正回路は、前記速度指示回路に入力した前記目標速度に基づき算出したパルス幅から前記機械的なパルス発生器出力のパルス幅を比較するものである。即ち、速度情報としてパルス幅を用いるものである。したがって、アナログ的、ディジタル的回路構成によって高い精度の対応が可能となる。
【００１８】
請求項３にかかるミシンのモータ制御回路においては、目標速度と実速度とを比較し、その比較結果に、実速度からミシン速度を減算して求めた速度補正値を加算した補正実速度を算出し、それをモータの回転指示を行う目標速度と補正実速度の和から駆動回路のパルス幅を設定するものであるから、環境温度、ミシントルクに依存されることのない制御とするものである。
したがって、機械的なパルス発生器によって、常に回転速度が監視し、逆起電力検出回路の出力である実速度の補正をしているから、高価な機械的なパルス発生器を複数使用することなく、かつ、廉価な逆起電力検出回路の出力を補正して使用することにより、モータの回転速度の検出を安価に、環境温度、ミシントルクに依存されることなく回転速度制御できる。
特に、逆起電力検出回路によるモータの逆起電圧の特性は、モータ等のバラツキもあるためミシンのトルクに依存するので、個々のミシン毎の回転数を調整する必要がある。しかし、本発明によって、自動補正されるのでその必要がなくなり、製造コストが廉価となる。また、環境温度等の影響によって、調整時のミシントルクと実際に使用時のミシントルクが異なる場合、モータの逆起電圧特性も異なってしまうが、本発明によれば、調整時に設定した回転数と実際に使用した時の回転数に差が発生することがなくなる。
【００１９】
請求項４にかかるミシンのモータ制御回路においては、更に、前記目標速度、前記実速度、前記実速度に前記速度補正値を加算してなる補正実速度の何れかの速度情報に応じて、前記逆起電力検出回路の出力の時定数を切り替える時定数切替回路を具備するものである。したがって、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の効果に加えて、時定数切替回路の時定数を高速度検出及び低速度検出と速度に応じて設定できるから、精度の良い検出が可能となる。
【００２０】
請求項５にかかるミシンのモータ制御回路においては、前記機械的なパルス発生器でミシンの位置検出を可能としたものである。したがって、請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の効果に加えて、ミシンの位置検出を兼ねるものであるから、ミシンの位置検出を省略することができる。
【００２１】
請求項６にかかるミシンのモータ制御回路においては、前記時定数切替回路で切り替える時定数によって、速度補正値を有効または無効に切り替えるものである。したがって、請求項４または請求項５の何れか１つに記載の効果に加えて、前記目標速度、実速度、前記実速度に前記速度補正値を加算してなる補正実速度によって、速度補正値の影響が大きくなる場合のみ、それを補正することができる。
【００２２】
請求項７にかかるミシンのモータ制御回路においては、前記目標速度の大きさによって有効または無効に切り替えるものである。したがって、請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の効果に加えて、前記速度補正値の影響が大きくなる場合のみ、それを補正することができる。
【００２３】
請求項８にかかるミシンのモータ制御回路においては、前記速度補正値を、その補正値の大きさによって有効または無効に切り替えるものであるから、請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の効果に加えて、前記速度補正値の大きさによって、速度補正値の補正の影響が大きくなる場合のみ、それを補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路について、図を用いて説明する。なお、本実施の形態２以降において、実施の形態１と同一記号または同一符号は、上記実施の形態１と同一または相当する構成部分を示すものであるから、その重複説明を省略し、主に相違点のみを説明する。
【００２５】
［実施の形態１]
図１は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の構成を示す概念図、図２は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の構成を示す具体的な回路構成図である。また、図３は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の各回路信号の波形図であり、図４は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の逆起電力検出回路のモータの実速度とモータ逆起電圧信号との特性図である。そして、図５は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路で使用する位置センサ出力を説明する説明図である。
【００２６】
図１及び図２において、電源回路１は、直流電動機からなるモータ３に電力を供給する商用電源１１及びその整流回路１０からなる。この整流回路１０としては、全波整流回路、半波整流回路の使用が可能である。本発明を実施する場合には、整流回路の使用に限定されるものではなく、後述する駆動回路４に交流のスイッチング特性を持たせれば、交流回路の使用も可能となる。
逆起電力検出回路２は、電源回路１からの出力を駆動回路４によってオフ状態のタイミングでモータ３の逆起電圧を検出する回路であり、具体的には、モータ３の逆起電圧を光として検出する電圧検出回路２Ａと、電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の実速度Ｎ（実際の速度）に比例する変量（アナログ値）を得る検出制御回路２Ｂからなる。そして、モータ３は、直流電動機でＰＷＭ信号等の制御電流によって速度制御が可能なものである。
【００２７】
また、駆動回路４は、電源回路１からの出力をオン・オフ制御によって速度指示回路９からの指示に従った電力をモータ３に供給するように制御するもので、特定のタイミングでオン・オフ制御することができる。この駆動回路４は、電源回路１の出力はスイッチング素子ＭＯＳを介してモータ３に供給する駆動出力回路４Ａと、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳをオン・オフ制御する光制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂからなっている。
なお、ここでスイッチング素子ＭＯＳは、本発明のスイッチング回路を構成するもので、他にトランジスタ等の素子、アナログゲート等のゲートとすることもできる。
本実施例では、駆動回路４に入力する比較処理回路５２の出力を、パルス幅制御し、所定の単位パルス幅だけ増減して、モータ３を指定の目標速度ｎに合わせるものである。
【００２８】
時定数切替回路６は、速度指示回路９からの目標速度ｎまたは逆起電力検出回路２からの実速度Ｎ、後述する前記実速度に前記速度補正値を加算してなる補正実速度等の速度情報に応じて、逆起電力検出回路２の出力に応じた時定数（減衰率の逆数）を切り替える回路である。ここでは、放電抵抗Ｒ3と放電抵抗Ｒ10の並列抵抗のとき、時定数が小さい、また、放電抵抗Ｒ3のみのとき、時定数が大きい時に相当する。
速度指示回路９は、ミシンの駆動源としてのモータ３の目標速度ｎを可変抵抗器、テンキー、切替スイッチとして入力する入力手段を含む回路である。
位置センサ８は、ミシン本体のミシン上軸８０に取り付けられたエンコーダディスク８１、そのエンコーダディスク８１のスリットを検出するフォトインタラプタ８２からなるが、本発明を実施する場合には、ミシン針の動きに直結した回転をミシン速度としてパルス信号で検出する機械的なパルス発生器であればよい。
【００２９】
また、アナログ入力端子付のマイクロプロセッサ５からなる補正回路５１は、速度指示回路９に入力した目標速度ｎから機械的な位置センサ８で検出したミシン針の動きに直結した回転をモータ側速度として換算したミシン速度Ｍを比較し、その減算結果から算出した目標速度ｎに対する速度補正値△δを算出するものである。
そして、アナログ入力端子付のマイクロプロセッサ５からなる比較処理回路５２は、速度指示回路９から指示した目標速度ｎと速度補正値△δの和と逆起電力検出回路２から得た実速度Ｎとを比較し、その比較結果に基づくパルス幅を駆動回路４にフィードバックする回路である。
【００３０】
更に、前述の電源回路１からの出力をスイッチング素子ＭＯＳを介してモータ３に供給する駆動出力回路４Ａとモータ３の逆起電圧を検出する電圧検出回路２Ａとは、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳをオン・オフ制御する制御信号を生成する駆動制御回路４Ｂ及び電圧検出回路２Ａで検出されたモータ３の回転速度に比例する変量として得る検出制御回路２Ｂとの間が、フォトカプラ１７，１８によって信号伝達が自在で、かつ、電気的に絶縁された結合状態となっている。
【００３１】
更に、主に、図２の本実施の形態１のミシンのモータ制御回路の具体的構成に基づき説明する。
図２において、電源回路１は、商用電源１１及びその全波整流回路１０からなり、モータ３の一方の端子にその電力を供給している。また、モータ３の他方の端子は、駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳに接続されており、スイッチング素子ＭＯＳがオンのときに、電力が供給されるようになっている。
なお、光結合している受光素子１８ｂ、抵抗Ｒ1、スイッチング素子ＭＯＳは、駆動出力回路４Ａを構成し、光結合している受光素子１８ｂの入力信号で、抵抗Ｒ1の端子電圧を変更させ、スイッチング素子ＭＯＳがスイッチング動作を行うように構成されている。
【００３２】
また、モータ３の逆起電圧は、駆動回路４がオフしている間、モータ３の端子間に接続された制限抵抗Ｒ2と直列接続された発光素子１７ａの光量として検出される。なお、これらモータ３の端子間に接続された制限抵抗Ｒ2と直列接続された発光素子１７ａは、モータ３の逆起電圧を発光素子１７ａの光量として検出する電圧検出回路２Ａを構成する。発光素子１７ａは、受光素子１７ｂと共にフォトカプラ１７を構成する。発光素子１７ａの発光は、受光素子１７ｂで検出され、受光タイミングに応じた電流がコンデンサＣ1に充電される。受光タイミングとは、駆動回路４の出力をオフにしたとき、即ち、比較処理回路５２の出力が“Ｈ”になったとき、ベース抵抗Ｒ7を介してトランジスタＴＲ2をオンとしたタイミングのときのみ、受光素子１７ｂ、トランジスタＴＲ2、コンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3との並列回路に電流が流れ、コンデンサＣ1の充電は受光素子１７ｂの出力に依存する。なお、このとき、コンデンサＣ1の充電は、放電抵抗Ｒ3を介して放電される。
【００３３】
したがって、受光素子１７ｂ、トランジスタＴＲ2、コンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3の並列回路からなる回路は、電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の実速度Ｎに比例する変量とする検出制御回路２Ｂを構成している。コンデンサＣ1の電圧は、補正回路５１及び比較処理回路５２として機能するマイクロプロセッサ５のアナログ入力に接続されており、そこでＡＤ変換され、ディジタル処理される。
【００３４】
コンデンサＣ1には、更に、抵抗Ｒ10及びスイッチング動作するトランジスタＴＲ3の直列回路を介して放電する回路が形成される。この回路は、比較処理回路５２のプルアップ抵抗Ｒ11でプルアップされている出力で、トランジスタＴＲ3が動作するようになっている。したがって、比較処理回路５２として機能するマイクロプロセッサ５の比較出力が“Ｈ”のとき、トランジスタＴＲ3がオンとなり、抵抗Ｒ10によってコンデンサＣ1の電荷が放電される回路が付加される。
即ち、抵抗Ｒ10及びトランジスタＴＲ3、プルアップ抵抗Ｒ11から構成される回路は、時定数切替回路６を構成し、コンデンサＣ1の放電時定数を変化させる。例えば、比較処理回路５２の出力が“Ｈ”のとき、トランジスタＴＲ3がオンとなり、放電抵抗Ｒ10によってもコンデンサＣ1の電荷が放電され、放電抵抗Ｒ3と放電抵抗Ｒ10の並列抵抗によって放電が行われる。なお、比較処理回路５２の出力が“Ｌ”のときは、トランジスタＴＲ3がオフとなり、放電抵抗は抵抗Ｒ3のみとなる。
【００３５】
そして、駆動出力回路４Ａの受光素子１８ｂは、トランジスタＴＲ1と抵抗Ｒ4と直列接続された発光素子１８ａからの光信号を受光するように光結合されている。なお、この発光素子１８ａと受光素子１８ｂはフォトカプラ１８を構成する。トランジスタＴＲ1はプルアップ抵抗Ｒ5及びベース抵抗Ｒ6に接続されており、比較処理回路５として機能するマイクロプロセッサ５の比較出力が"Ｌ"になったとき、トランジスタＴＲ1がオンし、発光素子１８ａを発光させ、また、比較処理回路５の比較出力が"Ｈ"になったとき、トランジスタＴＲ1がオフし、発光素子１８ａが発光を停止する。
ここで、トランジスタＴＲ1と抵抗Ｒ4と直列接続された発光素子１８ａ、トランジスタＴＲ1のプルアップ抵抗Ｒ5及びベース抵抗Ｒ6は、駆動制御回路４Ｂを構成する。
【００３６】
即ち、駆動回路４は、駆動制御回路４Ｂ及び駆動出力回路４Ａからなリ、駆動出力回路４Ａは電源回路１の出力をスイッチング素子ＭＯＳを介してモータ３に供給する回路であり、駆動制御回路４Ｂは駆動出力回路４Ａのスイッチング素子ＭＯＳをオン・オフ制御する制御信号を生成する回路である。
また、逆起電力検出回路２は、電圧検出回路２Ａ及び検出制御回路２Ｂからなリ、電圧検出回路２Ａはモータ３の逆起電圧を検出する回路であり、検出制御回路２Ｂは電圧検出回路２Ａで検出された逆起電圧を制御対象のモータ３の速度に比例した変量として用いる回路である。
【００３７】
因みに、比較処理回路５の比較出力が"Ｌ"になったとき、トランジスタＴＲ1がオンし、発光素子１８ａが発光し、受光素子１８ｂによって抵抗Ｒ1の電圧降下により、スイッチング素子ＭＯＳがオンとなる。同時に、比較処理回路５の比較出力が"Ｌ"になったとき、トランジスタＴＲ2はオフし、発光素子１７ａの発光はコンデンサＣ1の充電に無関係となる。比較処理回路５の比較出力が“Ｈ”になったとき、トランジスタＴＲ1がオフし、発光素子１８ａを消灯し、スイッチング素子ＭＯＳがオフとなる。同時に、比較処理回路５の比較出力が“Ｈ”になったとき、トランジスタＴＲ2はオンし、発光素子１７ａの発光はコンデンサＣ1の充電に寄与される。
【００３８】
位置センサ８は、ミシン針の動きに直結したミシン上軸８０に取り付けられたエンコーダディスク８１の回転を、そのエンコーダディスク８１の回転を検出するフォトインタラプタ８２によって、回転数及び回転角度を検出し、定位置停止用として使用されるものである。
【００３９】
詳しくは、抵抗Ｒ12を介して発光素子１９ａが常に発光している。受光素子１９ｂは抵抗Ｒ13を介して受光素子１９ｂに接続されている。フォトインタラプタ８２を構成する発光素子１９ａと受光素子１９ｂ間には、エンコーダディスク８１が位置し、ミシン上軸８０の回転により、通常、１回転で１００パルスの信号を発生するようになっている。しかし、本発明の実施の形態では、説明のしやすさから、１回転で１パルスとする。なお、通常、１回転で１００パルスの信号を発生する位置センサ８は、ミシン針の動きに直結したミシン上軸８０に取り付けられた位置検出用として機能するため、図示しない基準信号を図示しないフォトインタラプタとエンコーダディスク８１によって生成している。本実施の形態では、図５のように、立下り点がゼロ点で、その間の経過時間によって位置及び回転数検出している。
例えば、１秒間に１回転であれば、パルス間隔ｐ＝１秒となり、ミシン上軸８０の回転速度ｍは６０（６０×パルス数／秒）ｒｐｍとなり、８０ｍｓｅｃは７５０ｒｐｍ、  ４００ｍｓｅｃは１５０ｒｐｍとなる。
【００４０】
速度指示回路９は、ミシンの駆動源としてのモータ３の目標速度ｎを指示する機能を有するテンキーを入力手段として含む回路である。
また、マイクロプロセッサ５は、補正回路５１及び比較処理回路５２からなり、比較処理回路５２は、速度指示回路９から指示した目標速度ｎと逆起電力検出回路２のコンデンサＣ1の電圧のディジタル値である実速度Ｎとを比較し、その減算結果に、補正回路５１で得たその比較結果から算出した目標速度ｎに対する速度補正値△δを加算した値に基づくパルス幅を駆動回路４にフィードバックする回路である。
【００４１】
即ち、補正回路５１は、速度指示回路９に入力した目標速度ｎに基づき算出したパルス幅から機械的な位置センサ８で検出したミシン針の動きに直結した回転をモータ側速度として換算したミシン速度Ｍのパルス幅を比較し、その比較結果から算出した目標速度ｎに対する速度補正値△δを算出し、比較処理回路５２は目標速度ｎと速度補正値△δの和に対して、実速度Ｎが低いとき、駆動回路４に実速度Ｎを高めるべくタイミングで比較処理回路５２の比較出力の"Ｈ"、“Ｌ”の制御量をフィードバックし、また、実速度Ｎが高いとき、駆動回路４に実速度Ｎを抑えるべくタイミングで比較処理回路５２の比較出力の"Ｈ"、“Ｌ”の制御量をフィードバックする。
【００４２】
なお、比較処理回路５の入力となっている抵抗Ｒ0、コンデンサＣ0は、電源回路１の波形と駆動回路４の出力のタイミングを一致させるためのタイミング回路である。
このタイミング回路は、補正回路５１及び比較処理回路５２をマイクロプロセッサ５等で構成する場合には、自己の電源電圧から検出することもできる。また、電源回路１の整流回路のリップル率を少なくすることにより、この回路を省略することもできる。
【００４３】
次に、本実施の形態１のミシンのモータ制御回路動作について、図３及び図５の波形を用いて説明する。
電源回路１からは、全波整流によって図３（ａ）に示す出力波形が得られる。速度指示回路９により目標速度ｎを入力する。速度指示回路９で入力された目標速度ｎは、比較処理回路５に入力される。また、モータ３には、図３（ｄ）に示すモータ３の端子電圧が発生する。このモータ３の端子電圧は、制限抵抗Ｒ2を介してフォトカプラ１７の発光素子１７ａ側へ供給される。したがって、モータ３に電力が加えられていないときを選択することにより、フォトカプラ１７の発光素子１７ａは、モータ３の実速度Ｎに応じた逆起電圧を受光素子１７ｂに与えることができる。
したがって、逆起電力検出回路２により、モータ３の実速度Ｎに応じたコンデンサＣ1のモータ逆起電圧信号ｅが比較処理回路５に入力される。このコンデンサＣ1のモータ逆起電圧信号ｅは、図４に示すように、ミシンのモータ３の実速度Ｎに応じて、低速回転時は低い電圧、高速になるほど高い電圧となる。このモータ逆起電圧信号ｅはモータ３の実速度Ｎとして与えられる。
【００４４】
逆起電力検出回路２で検出されるモータ逆起電圧信号ｅは、モータ３の端子間に発生する電圧を、フォトカプラ１７の発光素子１７ａと受光素子１７ｂを介して、トランジスタＴＲ2がオンのタイミングのみ充電された並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3による積分値のアナログ電圧として現れ、比較処理回路５のアナログ端子に入力されている。この並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3のモータ逆起電圧信号ｅは、モータ３の低速回転時は低い電圧、高速になるほど高い電圧となる。
即ち、高速回転時は、逆起電圧は大きくなり、フォトカプラ１７の発光素子１７ａ側の電流は多くなり、フォトカプラ１７の受光素子１７ｂ側の電流も大きくなり、並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3の並列接続された電圧は高くなる。逆に、低速回転時は、逆起電圧は小さくなり、フォトカプラ１７の発光素子１７ａ側の電流は少なくなり、フォトカプラ１７の受光素子１７ｂ側の電流も少なくなり、並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3の電圧は低くなる。したがって、図３（ｄ）に示すタイミングＴ3の繰り返しの積分値によって、モータ３の実速度Ｎに比例した出力となる。
【００４５】
ここで、時定数切替回路６によって放電抵抗Ｒ10を接続し、コンデンサＣ1の放電時定数を低下させる場合について説明する。
逆起電力検出回路２で検出されるモータ逆起電圧信号ｅは、トランジスタＴＲ2がオンのタイミングのときのみ充電された並列接続されたコンデンサＣ1、放電抵抗Ｒ3及び放電抵抗Ｒ10の並列回路による積分値のアナログ電圧として現れる。この並列接続されたコンデンサＣ1と放電抵抗Ｒ3、放電抵抗Ｒ10のモータ逆起電圧信号ｅは、モータ３の速度に応じて、低速回転時は低い電圧、高速になるほど高い電圧となるが、放電抵抗Ｒ3のみの場合と比較して、その積分値は低い電圧となる。
【００４６】
そこで、図４に示すように、モータ３の実速度Ｎに対して高速度特性と低速度特性とを用意し、低速度特性のとき、時定数切替回路６によってコンデンサＣ1に対して放電抵抗Ｒ3のみとして、モータ３の回転数に対する逆起電力検出回路２で検出されるモータ逆起電圧信号ｅを大きくする。また、高速度特性のとき、時定数切替回路６によってコンデンサＣ1に対して放電抵抗Ｒ3及び放電抵抗Ｒ10の並列抵抗として、モータ３の回転数に対する逆起電力検出回路２で検出されるモータ逆起電圧信号ｅを小さくする。例えば、特定の実速度Ｎ0では、時定数切替回路６によって高速度特性のときモータ逆起電圧信号ｅLとなり、また、低速度特性のときモータ逆起電圧信号ｅHとなる。
【００４７】
コンデンサＣ1のモータ逆起電圧信号ｅは、補正回路５１において、速度指示回路９に入力した目標速度ｎと機械的な位置センサ８で検出したミシン針の動きに直結した回転をモータ側速度として換算したミシン速度Ｍとを比較し、その比較結果から算出した目標速度ｎに対する速度補正値△δを算出する。また、比較処理回路５２は、補正回路５１の出力を受け、比較処理回路５２の比較出力の“Ｈ”、“Ｌ”の制御量をフィードバックする。
【００４８】
即ち、モータ駆動信号は、駆動制御回路４ＢのトランジスタＴＲ1、フォトカプラ１８、スイッチング素子ＭＯＳと伝達され、スイッチング素子ＭＯＳを図３（ｃ）に示すモータ駆動信号でオン・オフ制御し、モータ３への電力の供給を制御し、結果、モータ３の速度を定速度に制御する。ここで、図３の（ｃ）のＴ1期間中はスイッチング素子ＭＯＳがオフであり、Ｔ2期間中はスイッチング素子ＭＯＳがオンとなる。したがって、モータ３の端子間の電圧は、図３（ｂ）のようになる。
前述の逆起電力検出回路２は、スイッチング素子ＭＯＳがオフしている図３（ｃ）のＴ1期間は、モータ３の回転維持状態によってモータ逆起電圧が発生し、図３（ｄ）のＴ3期間の積分値だけ、この電圧を読み取り、モータ３の実速度Ｎとして回転速度が読み取られる。
【００４９】
ここで、速度指示回路９から指示した目標速度ｎに加算した速度補正値△δの和の速度と、コンデンサＣ1の電圧のディジタル値である実速度Ｎとを比較し、その比較結果に基づくパルス幅を、駆動回路４から図３（ｃ）に示すモータ駆動信号として出力する。このモータ駆動信号により、モータ３の速度を制御して、一定の速度（目標速度ｎ）とすることができる。なお、図３（ｃ）に示すモータ駆動信号は、タイミングＴ1が“Ｈ”でオフ出力、タイミングＴ2が“Ｌ”でオン出力となる。
【００５０】
具体的には、補正回路５１と比較処理回路５２は、位置センサ８からパルス幅ｔの信号を入力すると、それをミシン上軸８０の回転数としてミシン上軸８０の上軸速度ｍを計算する。更に、それにモータ側速度として換算した回転数にプ−リ比＝ミシンプーリ径／モータプーリ径を掛け算し、モータ側速度として換算したミシン速度Ｍを得る。そして、補正回路５１は、速度指示回路９から指示した目標速度ｎと機械的な位置センサ８で検出したミシン針の動きに直結した回転をモータ側速度として換算したミシン速度Ｍにより、目標速度ｎとミシン速度Ｍの差（ｎ−Ｍ）が速度補正値△δを得る。
この目標速度ｎに速度補正値△δを加算した値は、補正実速度（目標速度ｎ＋速度補正値△δ）となり、実際のモータ３の回転速度を得るための指令速度とするものである。そして、モータ３をオン・オフするタイミングを得るため、モータ速度偏差値△Ｖを補正実速度（目標速度ｎ＋速度補正値△δ）として算出する。このモータ速度偏差値△Ｖを算出し、そのモータ速度偏差値△Ｖに相当するパルス幅の出力によって、比較処理回路５のポートを“Ｌ”にすることによってなされる。
【００５１】
なお、フォトカプラ１７，１８は、電圧検出回路２Ａ及び駆動出力回路４Ａと検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂとを絶縁する構造とすることにより、欧州のクラスIIの絶
縁構造への対応、検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂの安全性の向上、安価なミシンの制御回路が実現できる。特に、フォトカプラ１７，１８を使用することによって、比較的低い電圧を使用する検出制御回路２Ｂ及び駆動制御回路４Ｂを絶縁しながら信号のみ伝達することが可能となる。
【００５２】
次に、アナログ入力端子付のマイクロプロセッサ５からなる補正回路５１及び比較処理回路５２による制御について説明する。
図６は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の制御を示すフローチャートの説明図である。また、図７は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路で使用する実速度入力ルーチンのフローチャートの説明図、図８は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路で使用する速度補正値ルーチンのフローチャートの説明図である。
なお、この図６のメインルーチンはモータ３の駆動毎にコールされる。
【００５３】
まず、ステップＳ１で目標速度ｎを速度指示回路９から入力し、ステップＳ２で実速度入力ルーチンを処理する。
実速度入力ルーチンでは、ステップＳ２１で時定数切替回路６の時定数が大に設定されているか否か判断する。これは、初期設定で、時定数切替回路６の時定数が大（比較処理回路５の出力が“Ｌ”）または小（比較処理回路５の出力が“Ｈ”）に設定されるものである。時定数切替回路６の時定数が大なとき、ステップＳ２２で目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以上か判断し、また、ステップＳ２３で実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以上か判断し、目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以上でないか、ステップＳ２３で実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以上でないと判定されたとき、時定数切替回路６の時定数が大のままこのルーチンを通り抜ける。
【００５４】
しかし、ステップＳ２２で目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以上、ステップＳ２３で実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以上と判断されたときは、ステップＳ２４で時定数切替回路６の入力を“Ｈ”とし、トランジスタＴＲ3をオンとし、コンデンサＣ1に対して放電抵抗Ｒ3及び放電抵抗Ｒ10の並列抵抗回路とし、時定数を小さくする。
また、ステップＳ２１で時定数切替回路６の時定数が小と判断されたとき、ステップＳ２５で目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以上か判断し、ステップＳ２６で実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以上か判断する。目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以上のとき、及び実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以上と判定されたとき、時定数切替回路６の時定数が小のままこのルーチンを通り抜ける。
【００５５】
ステップＳ２５で目標速度ｎが閾値速度ＮＴ以上でないと判断し、ステップＳ２６で実速度Ｎが閾値速度ＮＴ以上と判断できないとき、実速度Ｎを尊重し、ステップＳ２７で時定数切替回路６の入力を“Ｌ”とし、トランジスタＴＲ3をオフとし、コンデンサＣ1に対して放電抵抗Ｒ3のみの回路とし、時定数切替回路６の時定数を大に切り替える。そして、ステップＳ２８で高速度特性または低速度特性に合致した実速度Ｎを入力する。
即ち、この実速度入力ルーチンでは、実速度Ｎが目標速度ｎ、閾値速度ＮＴ以上と判断したとき、時定数切替回路６の時定数を小に切り替え、実速度Ｎが目標速度ｎ、閾値速度ＮＴ以上でないと判断したとき、時定数切替回路６の時定数を大に切り替える。
【００５６】
そして、ステップＳ３で速度補正値ルーチンをコールする。速度補正値ルーチンでは、まず、ステップＳ３１で図５のパルスタイミングｔ秒を測定する。パルス幅（時間）ｔ秒は回転速度ｒｐｍで表すと、６０／ｔとプ−リ比＝ミシンプーリ径／モータプーリ径を掛け算し、モータ側速度として換算したミシン速度Ｍとする。ステップＳ３２で目標速度ｎとミシン速度Ｍとの比較を行い、ステップＳ３３で目標速度ｎからミシン速度Ｍを減算して速度補正値△δの計算を求める。
【００５７】
次に、ステップＳ４で補正を行なうモードとして選択されているか判断する。例えば、時定数切替回路６が投入されているか否かで切り替える時定数によって、速度補正値△δを有効または無効を切り替える。また、速度補正値△δは、速度指示回路９の目標速度ｎの大きさによって有効または無効に切り替えることもできる。また、速度補正値△δは、その補正値の大きさによって有効または無効に切り替えるもできる。これらの１以上の組合せとすることもできる。補正を行わないのであれば、ステップＳ５で速度補正値△δをクリヤする。
【００５８】
補正を行う場合、ステップＳ６で目標速度ｎの補正として目標速度ｎに速度補正値△δを加算し、補正目標実速度Ｙを計算する。ステップＳ７でモータ速度偏差値△Ｖを計算する。モータ速度偏差値△Ｖは目標速度ｎ＋補正目標実速度Ｙで計算される。
ステップＳ８で時定数切替回路６の時定数が大になっているか判断する。そして、時定数切替回路６の時定数が小になっているときには、高速度特性のみにおける速度偏差値△Ｖの補正として、ステップＳ９で通常の制御量よりも制御量αだけ加算した制御が必要として、ステップＳ１０でその制御量の計算を行う。しかし、ステップＳ８で時定数切替回路６の時定数が大になっているときには、低速度特性における速度偏差値△Ｖは、補正することなく、そのまま使用して、ステップＳ１０で制御量の計算を行う。
このように制御量を変更させることによって、モータ３の回転速度制御の応答性をよくすることができる。
【００５９】
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、ミシンの駆動源となるモータ３の目標速度を指示する速度指示回路９と、モータ３に電力を供給する電源回路１と、電源回路１からの出力をオン・オフ制御によって速度指示回路９からの指示に従った電力をモータ３に供給するように制御する駆動制御回路４Ｂ及び駆動出力回路４Ａからなる駆動回路４と、電源回路１からの出力を駆動回路４によってオフ状態のときにモータ３の逆起電圧を検出し、それによって実速度Ｎを算出する電圧検出回路２Ａ及び検出制御回路２Ｂからなる逆起電力検出回路２と、速度指示回路９に入力した目標速度ｎから機械的なパルス発生器８出力のミシン速度Ｍを比較し、その比較結果から算出した目標速度ｎに対する速度補正値△δを算出する補正回路５１と、目標速度ｎから実速度Ｎを減算し、その減算結果に、目標速度ｎに対する速度補正値△δを加算した値に基づくパルス幅を駆動回路４にフィードバックする比較処理回路５２とを具備するものである。
【００６０】
このように、上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、目標速度ｎからモータ側速度として換算したミシン速度Ｍを減算して求めた速度補正値△δを加算した補正目標実速度Ｗを算出し、それをモータ３の回転指示を行う目標速度ｎに加算してモータ速度偏差値△Ｖを算出し、モータ速度偏差値△Ｖによって駆動回路４のパルス幅を設定するものであるから、環境温度、ミシントルクに依存されることのない制御とするものである。
したがって、位置センサ８のような、機械的な位置センサ８によって、常に回転速度が監視し、逆起電力検出回路２の出力を補正しているから、高価な機械的なパルス発生器を複数使用することなく、かつ、廉価な逆起電力検出回路２の出力を補正して使用することにより、モータ３の回転速度の検出を安価に、かつ、環境温度、ミシントルクに依存される要因がなくなり、安定した回転速度制御できる。
【００６１】
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、ミシンの定位置停止制御を行うための位置センサ８を使用している。しかし、本発明を実施する場合には、ミシン針の動きに直結した回転をミシン速度Ｍとしてパルス信号で検出する機械的なパルス発生器であればよい。
【００６２】
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路における補正回路５１は、速度指示回路９に入力した目標速度ｎと機械的な位置センサ８で検出したミシン針の動きに直結した回転をモータ側速度として換算したミシン速度Ｍとを比較し、その比較結果から算出した目標速度ｎに対する速度補正値△δを算出するものであるが、本発明を実施する場合には、速度指示回路５２に入力した目標速度ｎに基づき算出したパルス幅から機械的なパルス発生器８出力のパルス幅を比較減算し、そのパルス幅の差を速度差として用いることもできる。
即ち、アナログ入力端子付のマイクロプロセッサ５からなる補正回路５１は、速度指示回路９に入力した目標速度ｎに基づき算出したパルス幅から機械的な位置センサ８で検出したミシン針の動きに直結した回転をモータ側速度として換算したミシン速度Ｍのパルス幅を比較し、その比較結果から算出した目標速度ｎに対する速度補正値△δを算出する構成とすることができる。
【００６３】
［実施の形態２]
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路における補正回路５１は、速度指示回路９に入力した目標速度ｎに対する速度補正値△δを算出するものであるが、本発明を実施する場合には、逆起電力検出回路２で検出される実速度Ｎを補正することによっても実施できる。
次に、その実施の形態２について説明する。
【００６４】
実施の形態２では、回路構成は図１及び図２、その波形及び特性は図３乃至図５、そして、図７の実速度入力ルーチンのフローチャートは、実施の形態１と共通であるから、その説明を省略する。
図９は本発明の実施の形態２のミシンのモータ制御回路の制御を示すフローチャートの説明図である。また、図１０は本発明の実施の形態２のミシンのモータ制御回路で使用する速度補正値ルーチンのフローチャートの説明図である。
【００６５】
まず、マイクロプロセッサ５は、補正回路５１及び比較処理回路５２からなり、速度指示回路９から指示した目標速度ｎと、逆起電力検出回路２のコンデンサＣ1の電圧のディジタル値である実速度Ｎとを比較し、その比較結果に、実速度Ｎからモータ側速度として換算したミシン速度Ｍを減算して求めた速度補正値△δを加算した値に基づくパルス幅を駆動回路４にフィードバックする回路である。
具体的には、逆起電力検出回路２で検出した実速度Ｎから機械的なパルス発生器８出力のパルス幅ｔから算出したミシン速度Ｍを比較し、その比較結果から算出した実速度Ｎに対する速度補正値△δを算出する補正回路５１と、目標速度ｎから実速度Ｎを減算し、その減算結果に、実速度Ｎに対する速度補正値△δを加算した値に基づくパルス幅を駆動回路４にフィードバックする比較処理回路５２とを具備する。
【００６６】
即ち、比較結果が速度指示回路９から入力した目標速度ｎよりも、ミシン上軸８０の回転をモータ側速度として換算したミシン速度Ｍを減算して求めた速度補正値△δだけ加算した実速度Ｎが低いとき、駆動回路４に実速度Ｎを高めるべく比較処理回路５の比較出力の"Ｈ"、“Ｌ”の制御量をフィードバックし、また、その比較結果が速度指示回路９から入力した目標速度ｎよりもミシン速度Ｍを減算して求めた速度補正値△δだけ加算した実速度Ｎが高いとき、駆動回路４に実速度Ｎを抑えるべく比較処理回路５の比較出力の"Ｈ"、“Ｌ”の制御量をフィードバックする。
【００６７】
コンデンサＣ1のモータ逆起電圧信号ｅは、補正回路５１及び比較処理回路５２に入力され、そこで速度指示回路９で入力された目標速度ｎと比較され、比較処理回路５２から駆動回路４を介して図３（ｃ）に示すモータ３の実速度Ｎを所望の補正をなした目標速度ｎにすべくモータ駆動信号が出力される。
【００６８】
即ち、モータ駆動信号は、駆動制御回路４ＢのトランジスタＴＲ1、フォトカプラ１８、スイッチング素子ＭＯＳと伝達され、スイッチング素子ＭＯＳを図３（ｃ）に示すモータ駆動信号でオン・オフ制御し、モータ３への電力の供給を制御し、結果、モータ３の速度を定速度に制御する。ここで、図３の（ｃ）のＴ1期間中はスイッチング素子ＭＯＳがオフであり、Ｔ2期間中はスイッチング素子ＭＯＳがオンとなる。したがって、モータ３の端子間の電圧は、図３（ｂ）のようになる。
前述の逆起電力検出回路２は、スイッチング素子ＭＯＳがオフしている図３（ｃ）のＴ1期間は、モータ３の回転維持状態によってモータ逆起電圧が発生し、図３（ｄ）のＴ3期間の積分値だけ、この電圧を読み取り、モータ３の実速度Ｎとして回転速度が読み取られる。
【００６９】
ここで、比較処理回路５２は、速度指示回路９から指示した目標速度ｎとコンデンサＣ1の電圧のディジタル値である実速度Ｎとを比較し、その比較結果に、補正回路５１から得た実速度Ｎから位置センサ８で検出したミシン針の動きに直結したミシン上軸８０の回転をモータ側速度として換算したミシン速度Ｍを減算して求めた速度補正値△δだけ加算した値に基づくパルス幅を、駆動回路４から図３（ｃ）に示すモータ駆動信号として出力される。このモータ駆動信号により、モータ３の速度を制御して、一定の速度（目標速度ｎ）とすることができる。なお、図３（ｃ）に示すモータ駆動信号は、タイミングＴ1が“Ｈ”でオフ出力、タイミングＴ2が“Ｌ”でオン出力となる。
【００７０】
即ち、位置センサ８からパルス幅ｔの信号を入力すると、それをミシン上軸８０の回転数としてミシン上軸８０の上軸速度ｍを計算する。更に、それにモータ側速度として換算した回転数にプ−リ比＝ミシンプーリ径／モータプーリ径を掛け算し、モータ側速度として換算したミシン速度Ｍを得る。そして、補正回路５１及び比較処理回路５２はそのときの逆起電力検出回路２によりモータ３の実速度Ｎを得る。補正回路５１で得た実速度Ｎとミシン速度Ｍの差（Ｎ−Ｍ）が速度補正値△δとなる。
この実測度Ｎに速度補正値△δを加算した値は、補正実速度（実測度Ｎ＋速度補正値△δ）となり、実際のモータ３の回転速度とする。そして、モータ３をオン・オフするタイミングを得るため、モータ速度偏差値△Ｖを目標速度ｎから補正実速度（実測度Ｎ＋速度補正値△δ）を減算して算出する。このモータ速度偏差値△Ｖを算出し、そのモータ速度偏差値△Ｖに相当するパルス幅の出力によって、比較処理回路５のポートを“Ｌ”にすることによってなされる。
【００７１】
次に、アナログ入力端子付のマイクロプロセッサ５からなる補正回路５１及び比較処理回路５２による制御について、図７及び図９、図１０を用いて説明する。
図９において、ステップＳ１で目標速度ｎを速度指示回路９から入力し、ステップＳ２で実速度入力ルーチンを処理する。なお、この図９のメインルーチンはモータ３の駆動毎にコールされる。
実速度入力ルーチンでは、図７に示すステップＳ２１からステップＳ２７のルーチンを実行し、実速度Ｎが目標速度ｎ、閾値速度ＮＴ以上と判断したとき、時定数切替回路６の時定数を小に切り替え、実速度Ｎが目標速度ｎ、閾値速度ＮＴ以上でないと判断したとき、時定数切替回路６の時定数を大に切り替える。
【００７２】
そして、ステップＳ３で速度補正値ルーチンをコールする。速度補正値ルーチンでは、まず、ステップＳ３０１で図５のパルスタイミングｔ秒を測定する。パルス時間ｔ秒は回転速度ｒｐｍで表すと、６０／ｔとプ−リ比＝ミシンプーリ径／モータプーリ径を掛け算し、モータ側速度として換算したミシン速度Ｍとする。ステップＳ３０２で実速度Ｎとミシン速度Ｍとの比較を行い、ステップＳ３０３で速度補正値△δの計算を実速度Ｎからミシン速度Ｍを減算して求める。
【００７３】
次に、ステップＳ４で補正を行なうモードとして選択されているか判断する。例えば、時定数切替回路６が投入されているか否かで切り替える時定数によって、速度補正値△δを有効または無効を切り替える。また、速度補正値△δは、速度指示回路９の目標速度ｎの大きさによって有効または無効に切り替えることもできる。また、速度補正値△δは、その補正値の大きさによって有効または無効に切り替えることもできる。これらの１以上の組合せとすることもできる。補正を行わないのであれば、ステップＳ５で速度補正値△δをクリヤする。
【００７４】
補正を行う場合、ステップＳ１６で実速度Ｎの補正として、実速度Ｎに速度補正値△δを加算し、補正実速度Ｗを計算する。ステップＳ１７でモータ速度偏差値△Ｖを計算する。モータ速度偏差値△Ｖは目標速度ｎ＋補正実速度Ｗで計算される。
ステップＳ８で時定数切替回路６の時定数が大になっているか判断する。そして、時定数切替回路６の時定数が小になっているときには、高速度特性のみにおける速度偏差値△Ｖの補正として、ステップＳ９で通常の制御量よりも制御量αだけ加算した制御が必要として、ステップＳ１０でその制御量の計算を行う。しかし、ステップＳ８で時定数切替回路６の時定数が大になっているときには、低速度特性における速度偏差値△Ｖは、補正することなく、そのまま使用して、ステップＳ１０で制御量の計算を行う。
このように制御量を変更させることによって、モータ３の回転速度制御の応答性をよくすることができる。
【００７５】
上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、ミシンの駆動源となるモータ３の目標速度を指示する速度指示回路９と、モータ３に電力を供給する電源回路１と、電源回路１からの出力をオン・オフ制御によって速度指示回路９からの指示に従った電力をモータ３に供給するように制御する駆動制御回路４Ｂ及び駆動出力回路４Ａからなる駆動回路４と、電源回路１からの出力を駆動回路４によってオフ状態のときにモータ３の逆起電圧を検出し、それによって実速度Ｎを算出する電圧検出回路２Ａ及び検出制御回路２Ｂからなる逆起電力検出回路２と、逆起電力検出回路２で検出した実速度Ｎから機械的なパルス発生器８出力のパルス幅ｔから算出したミシン速度Ｍを比較し、その比較結果から算出した実速度Ｎに対する速度補正値△δを算出する補正回路５１と、目標速度ｎから実速度Ｎを減算し、その減算結果に、実速度Ｎに対する速度補正値△δを加算した値に基づくパルス幅を駆動回路４にフィードバックする比較処理回路５２とを具備するものである。
【００７６】
このように、上記実施の形態のミシンのモータ制御回路は、目標速度ｎと実速度Ｎとを比較し、その比較結果に、実速度Ｎからモータ側速度として換算したミシン速度Ｍを減算して求めた速度補正値△δを加算した補正実速度Ｗを算出し、それをモータ３の回転指示を行う目標速度ｎと補正実速度Ｗの差からモータ速度偏差値△Ｖを算出し、モータ速度偏差値△Ｖによって駆動回路４のパルス幅を設定するものであるから、環境温度、ミシントルクに依存されることのない制御とするものである。
したがって、位置センサ８のような、機械的なパルス発生器によって、常に回転速度が監視し、逆起電力検出回路２の出力を補正しているから、高価な機械的なパルス発生器を複数使用することなく、かつ、廉価な逆起電力検出回路２の出力を補正して使用することにより、モータ３の回転速度の検出を安価に、かつ、環境温度、ミシントルクに依存される要因がなくなり、安定した回転速度制御できる。
【００７７】
ところで、上記実施の形態１及び実施の形態２は、時定数切替回路６で切り替える時定数によって、速度補正値△δを有効または無効に切り替えるものでは、目標速度ｎ、実速度Ｎ、目標速度ｎに速度補正値△δを加算してなる補正実速度Ｙまたは実速度Ｎに速度補正値△δを加算してなる補正実速度Ｗによって、速度補正値△δの影響が大きくなる場合のみ、それを補正することができる。また、目標速度ｎの大きさによって有効または無効に切り替えるものでは、速度補正値△δの影響が大きくなる場合のみ、それを補正することができる。そして、速度補正値△δを、その補正値の大きさによって有効または無効に切り替えるものであるから、速度補正値△δの大きさによって、速度補正値△δの補正の影響が大きくなる場合のみ、それを補正することができる。これらの選択要件は、１以上を組み合わせて選択することができる。
【００７８】
上記実施の形態１及び実施の形態２のミシンのモータ制御回路は、低速回転時の低いモータ逆起電圧に対して、時定数を大きくすることにより、検出電圧を高くし、信号を読みやすくすることが可能となり、モータ３の速度に応じて、逆起電力検出回路２の時定数を切り替えるものであるから、高速速度から低速速度まで検出が可能となり、安定した速度制御を行うことができる。
【００７９】
また、上記実施の形態１及び実施の形態２のミシンのモータ制御回路は、起動開始時は速度指示回路９で指示するモータ３の速度によって逆起電力検出回路２の時定数を決定し、モータ３が所定速度以上で回転中には逆起電力検出回路２で算出した実速度Ｎによって逆起電力検出回路２の時定数を決定するものである。上記時定数切替回路６の切り替えは、実速度Ｎが望ましいが、起動開始時には低速回転であるから、そのモータ３の立ち上がりをみて、次に、実速度Ｎをもって切り替えを行うものであるから、検出速度に応じた安定した速度制御が可能となる。
【００８０】
上記実施の形態１及び実施の形態２においては、スイッチング回路としてスイッチング素子ＭＯＳを使用しているが、本発明を実施する場合には、アナログゲート等のゲート回路及びトランジスタ等の半導体素子の使用が可能である。
【００８１】
上記実施の形態１及び実施の形態２のミシンのモータ制御回路は、補正回路５１及び比較処理回路５２としてマイクロプロセッサ５（マイコン）を使用しているが、積極的にＡＤ変換回路、補正回路５１、比較処理回路５２、速度指示回路９は、マイクロプロセッサ５内の処理とすることができる。また、マイクロプロセッサ５内処理とした場合には、自己でタイミングを得ている信号は外部から入力する必要がなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、ミシン用のモータの速度制御を行うミシンの制御回路として説明したが、本発明はミシン用に限定されるものでなく、一般のモータについても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の構成を示す概念図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態のミシンのモータ制御回路の構成を示す具体的な回路構成図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の各回路信号の波形図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の逆起電力検出回路のモータの実速度とモータ逆起電圧信号との特性図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路で使用する位置センサ出力を説明する説明図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路の制御を示すフローチャートの説明図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路で使用する実速度入力ルーチンのフローチャートの説明図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態１のミシンのモータ制御回路で使用する速度補正値ルーチンのフローチャートの説明図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態２のミシンのモータ制御回路の制御を示すフローチャートの説明図である。
【図１０】図１０は本発明の実施の形態２のミシンのモータ制御回路で使用する速度補正値ルーチンのフローチャートの説明図である。
【符号の説明】
【００８４】
１    電源回路
２    逆起電力検出回路
３    モータ
４    駆動回路
５    比較処理回路
６    時定数切替回路
８    位置センサ
９    速度指示回路
８０    ミシン上軸
８１    エンコーダディスク
８２    フォトインタラプタ
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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